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步進電機主要是依相數(shù)來做分類,其中又以二相、五相步進電機為目前市場上所廣泛采用。大部分二相步進電機基本上每轉最大可細分為400等分,五相則可細分為1000等分,所以表現(xiàn)出來的特性以五相步進電機較佳、加減速時間較短、動態(tài)慣性較低。
二相和五相步進電機的差異比較:
| 二相步進電機 | 五相步進電機 |
分辨率 | 1.8度/0.9度(200、400細分) | 0.72度/0.36度(500、1000細分),較二相步進電機高出2.5倍 |
振動性 | 100-200PPS之間為低速共振領域,振動較大 | 無顯著共振點 低振動 |
速度&轉矩特性 | 速度較低 | 高速、高轉矩 |
一、控制精度不同
兩相混合式步進電機步距角一般為3.6度、1.8度,而五相混合式步進電機步距角一般為0.72度、0.36度,也有一些高性能的步進電機步距角更小。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機床的步進電機,其步距角為0.09度;德國百格拉公司(BERGER LAHR)生產(chǎn)的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關設置為1.8度、0.9度、0.72度、0.36度、0.18度、0.09度、0.072度、0.036度,兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。
交流伺服電機的控制精度由旋轉編碼器保證。以松下全數(shù)字式交流伺服電機為例,對于帶標準2500線編碼器的電機而言,由于驅動器內(nèi)部采用了四倍頻技術,其脈沖當量為360度/10000 = 0.036度,對于帶17bit的編碼器的電機而言,驅動器每轉接收217= 131072 Pulse/Rev,其脈沖當量為360度/131072脈沖 =0.002746度/脈沖。
二、低頻特性不同
步進電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負載情況和驅動器性能有關,一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機器的正常運轉非常不利。當步進電機工作在低速時,一半應采用阻尼技術來克服低頻振動現(xiàn)象,比如在電機上加阻尼器或驅動器上采用細分技術等。
交流伺服電機運轉非常平穩(wěn),即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能,可涵蓋機械的剛性不足,并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機能(FFT),可檢測出機械的共振點,便于系統(tǒng)調整。
三、矩頻特性不同
步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降,且在較高速時會急劇下降,所以其最高工作轉速一般在300~600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出,即在其額定轉速(一般為2000RPM或3000RPM)以內(nèi),都能輸出額定轉矩,在額定轉速以上為恒功率輸出。
四、過載能力不同
步進電機一般不具過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例,它具有速度過載和轉矩過載能力。其最大轉矩為額定轉矩的三倍,可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力,在選型時為了克服這種慣性力矩,往往需要選取較大轉矩的電機,而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉矩,便出現(xiàn)了力矩浪費的現(xiàn)象。
五、運行性能不同
步進電機的控制為開環(huán)控制,啟動頻率過高或負載過大易出現(xiàn)丟步或者堵轉的現(xiàn)象,停止時轉速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象,所以為保證其控制精度,應處理好升、降速問題。交流伺服驅動系統(tǒng)則為閉環(huán)控制,驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣,內(nèi)部構成位置環(huán)和速度環(huán),一般不會出現(xiàn)步進電機的丟步或過沖的現(xiàn)象,控制性能更為可靠。
六、速度響應性能不同
步進電機從靜止加速到工作轉速(一般為每分鐘幾百轉)需要200~400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好,以松下MSMA 400W交流伺服電機為例,從靜止加速到其額定轉速3000RPM僅需要幾毫秒,可應用于要求快速啟停的控制場合。
綜上所述,交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行機構。所以,在控制系統(tǒng)的設計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素,選用適當?shù)目刂齐姍C。 熱線電話:0755-23712116
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