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优化的解决方案:步进电机和伺服电机 MOONS的步进电机与伺服电机应用之间的区别

2020-11-25 14:09分类:步进电机 阅读:

 

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MOONS的步进电机与伺服电机应用之间的区别

步进电机和伺服电机的区别

作为开环控制系统,步进电机与现代数字控制技术有着必不可少的联系。在当前的家用数字控制系统中,步进电动机被广泛使用。随着全数字AC 伺服系统的出现,AC 伺服电动机越来越多地用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势,大多数运动控制系统都使用步进电动机或全数字AC 伺服电动机作为执行电动机。尽管两者在控制模式(脉冲和方向信号)方面相似,但是在性能和​​应用方面还是存在很大差异。现在比较两者的性能。

•基本结构

步进电机的结构图(单击上图可查看大图)

伺服电机结构图(单击上面的图片查看大图)

一、不同的控制精度

两相混合式步进电动机的步进角通常为1.8°,0.9°,五相混合式步进电动机的步进角通常为0.72°,0.36 °。细分后,还有一些步进角较小的高性能步进电机。例如,由MOONS'生产的两相混合式步进电机与其SR系列步进驱动器相匹配,并且可以通过拨入16个级别1.8°,0.9°,0.来选择其步进角。 45°,0.36°,0.225°,0.18°,0.1125°,0.09°,0.072°,0.05625°,0.045° ,0.036°,0.028125°西门子伺服控制器维修,0.018°,0.0144°,0.014°,与两相和五相混合式步进电机的步进兼容距离角。

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AC 伺服电动机的控制精度由电动机轴后部的旋转编码器保证。以M2 AC 伺服电机为例。对于带有2500线增量编码器的电动机,由于驱动器内部采用了四频技术,因此其脉冲当量为360°/ 10000 = 0.036°。对于具有17位编码器的电动机,驱动器每次接收131072脉冲时,电动机就会旋转一圈,即,其脉冲当量为360°/ 131072 = 0.0027466°,这是一个带步进角的步进1.的8°1/655等效于电动机的脉冲。

二、不同的低频特性

步进电机在低速时容易产生低频振动。振动频率与负载条件和驱动器性能有关。通常认为振动频率是电动机的空载起飞频率的一半。由步进电机的工作原理确定的这种低频振动现象非常不利于机器的正常运行。当步进电动机低速工作时,通常应使用阻尼技术来克服低频振动现象,例如在电动机上增加阻尼器或在驱动器上使用细分技术。

反共振

步进系统的缺点在于固有的共振点。 SR系列步进驱动器自动计算谐振点并据此调整控制算法,从而达到抑制谐振的目的,大大提高了中频的稳定性。 ,从而在高速下有更大的扭矩输出,更出色的高速性能。

AC 伺服电机运行非常平稳,即使在低速时也没有振动。 AC 伺服系统具有共振抑制功能,可以弥补机械刚性的不足,并且系统内部具有频率分析功能(FFT),可以检测机器的共振点并简化系统调整。

振动抑制

M2 伺服系统的振动抑制功能包括共振抑制和阻尼两部分。

•共振抑制功能提供了两组陷波滤波器,有效地克服了由设备机械结构固有特性引起的共振问题。

•阻尼功能可以通过调节控制器提供的阻尼系数来改善整个运动系统的阻尼特性,从而有效地降低系统的振动。

三、不同的矩频特性

步进电机的输出转矩随着速度的增加而减小,并且在更高的速度下会急剧下降,因此其最大工作速度通常为300-600RPM。 AC 伺服电动机具有恒定的转矩输出,即,可以在其额定速度(通常为2000RPM或3000RPM)内输出额定转矩,并且在额定速度以上时可以恒功率输出。

•相同尺寸伺服电机和步进电机的速度和转矩特性比较

四、不同的过载能力

步进电机通常不具有过载能力。 AC 伺服电动机具有很强的过载能力。以M2 AC 伺服系统为例,它具有速度过载和转矩过载功能。它的最大扭矩是额定扭矩的2到3倍,可用来克服启动时惯性负载的惯性矩。由于步进电机不具有这种过载能力,因此为了在选择型号时克服惯性矩,通常需要选择扭矩较大的电机,并且在正常运行期间电机不需要那么大的扭矩,因此出现扭矩。浪费现象。

五、不同的运行效果

步进电机的控制是开环控制。如果起动频率过高或负载过大,则很容易失去步进或失速。速度过高时,容易过冲。因此,为确保其控制精度,应妥善处理加速和减速问题。 AC伺服驱动系统是一个闭环控制。驱动器可以直接采样电机编码器的反馈信号。内部形成位置环和速度环。通常,步进电机不会失步或超调,控制性能更加可靠。

六、不同的速度响应性能

步进电机从静止状态加速到工作速度(通常为每分钟几百转)需要200到400毫秒。 AC 伺服系统的加速性能更好。以MOONS的400W AC 伺服电动机为例。从静止状态加速到额定转速3000RPM只需几毫秒步进电机和伺服电机,可用于需要快速启动和停止的控制情况。

总而言之英威腾变频器,AC 伺服系统在许多方面都优于步进电机。但是步进电机和伺服电机,在一些要求较低的场合,步进电机通常用作执行电机。因此,在控制系统的设计过程中,应综合考虑控制要求和成本等多种因素,并选择合适的控制电动机。

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