步進電機和伺服電機的區別

2021-10-12 17:56:21 字數 2769 閱讀 5350

在定位系統中,最常用的電機不外乎是步進電機和伺服電機,其中步進電機主要可分為2相、5相、微步進統,伺服電機則主要分為dc伺服和ac伺服兩種。

2相、5相和微步進系統主要是驅動器所表現出來解析度不同,2相步進系統電機每轉最細可分為400格,五相則為1000 格,微步進則可從200 ~ 50000(或以上)格,表現出來的特性以微步進最好,加減速時間較短, 動態慣性較低。ac 和dc 伺服電機主要的分別為dc伺服比ac伺服電機多了乙個碳刷,會有維護上的問題,而ac伺服電機因沒有碳刷,所以後續並不會有太大維護上的問題。所以基本上來說ac伺服系統是較dc伺服系統為優,但dc 伺服系統主要的優勢則是價位上比ac 伺服系統較便宜,而此兩種系統的控制精度皆為相同。

是將電脈衝訊號轉變為角位移或線位移的開環控制元步進電機件,在非超載的情況下,電機的轉速、停止的位置只取決於脈衝訊號的頻率和脈衝個數,而不受負載變化的影響,當步進驅動器接收到乙個脈衝訊號,它就驅動步進電機安設定的方向轉動乙個固定的角度,稱為「步距角」,它的旋轉是以固定的角度一步一步執行的。可以通過控制脈衝個數來控制角位移量,從而達到準確定位的目的,同時可以通過控制脈衝頻率來控制電機轉動的速度和加速度,從而達到高速的目的。

步進電機有一些重要的技術資料,如最大靜轉矩、起動頻率、執行頻率等。一般來說步距角越小,電機最大靜轉矩越大,則起動頻率和執行頻率越高,所以執行方式中強調了細分驅動技術,該方式提高了步進電機的轉動力矩和解析度,完全消除了電機的低頻振盪。所以細分驅動器驅動效能優與其他型別驅動器。

又稱執行電機,在自動控制系統中,用作執行元件,把收到的電訊號轉換成電機軸上的角位移或角速度輸出。伺服電機內部的轉子是永磁鐵,驅動器控制的u/v/w三相電形成電磁場,轉子在此磁場的作用下轉動,同時電機自帶的編碼器反饋訊號給驅動器,驅動器根據反饋值與目標值進行比較,調整轉子轉動的角度。伺服電機的精度決定於編碼器的精度(線數)也就是說伺服電機本身具備發出脈衝的功能,它每旋轉乙個角度,都會發出對應數量的脈衝,這樣伺服驅動器和伺服電機編碼器的脈衝形成了呼應,所以它是閉環控制,如此一來,系統就會知道發了多少脈衝給伺服電機,同時又收了多少脈衝回來,這樣,就能夠很精確的控制電機的轉動,從而實現精確的定位,可以達到0.001mm。步進電機是開環控制。

分為直流和交流伺服電動機兩大類,其主要特點是,當訊號電壓為零時無自轉現象,轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。在效能上比較,交流伺服電機要優於直流伺服電機,交流伺服電機採用正弦波控制,轉矩脈動小,容量可以比較大。直流伺服電機採用梯形波控制,相對差一些。直流伺服電機分為有刷和無刷電機。有刷電機成本低,結構簡單,啟動轉矩大,調速範圍寬,控制容易,需要維護,但維護不方便(換碳刷),產生電磁干擾,對環境有要求。因此它可以用於對成本敏感的普通工業和民用場合。

步進電機的相數和拍數越多,它的精確度就越高,伺服電機取塊於自帶的編碼器,編碼器的刻度越多,精度就越高。

兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°、1.8°,五相混合式步進電機步距角一般為0.72°、0.36°。也有一些高效能的步進電機步距角更小。如四通公司生產的一種用於慢走絲工具機的步進電機,其步距角為0.09°;德國百格拉公司(bergerlahr)生產的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關設定為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°,相容了兩相和  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電機軸後端的旋轉編碼器保證。以松下全數字式交流伺服電機為例,對於帶標準2500線編碼器的電機而言,由於驅動器內部採用了四倍頻技術,其脈衝當量為360°/10000=0.036°。對於帶17位編碼器的電機而言,驅動器每接收217=131072個脈衝電機轉一圈,即其脈衝當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈衝當量的1/655。

乙個是開環控制,乙個是閉環控制。

步進電機在低速時易出現低頻振動現象,當它工作在低速時一般採用阻尼技術或細分技術來克服低頻振動現象,伺服電機運轉非常平穩,即使在低速時也不會出現振動現象。交流伺服系統具有共振抑制功能,可涵蓋機械的剛性不足,並且系統內部具有頻率解析機能(fft),可檢測出機械的共振點便於系統調整。

步進電機的輸出力矩會隨轉速公升高而下降,交流伺服電機為恆力矩輸出,

步進電機的輸出力矩隨轉速公升高而下降,且在較高轉速時會急劇下降,所以其最高工作轉速一般在300~600rpm。交流伺服電機為恆力矩輸出,即在其額定轉速(一般為1000~3000rpm)以內,都能輸出額定轉矩。

步進電機一般不具有過載能力。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,可用於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麼大的轉矩,便出現了力矩浪費的現象。

步進電機的控制為開環控制,啟動頻率過高或負載過大易丟步或堵轉的現象,停止時轉速過高易出現過衝現象,交流伺服驅動系統為閉環控制,驅動器可直接對電機編碼器反饋訊號進行取樣,內部構成位置環和速度環,一般不會出現步進電機的丟步或過衝的現象,控制效能更為可靠。

7.速度響應效能不同

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。交流伺服系統的加速效能較好,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僅需幾毫秒,可用於要求快速啟停的控制場合。

1、伺服電機與步進電機的區別和效能比較?差異是什麼?

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怎麼去區分伺服電機 舵機 步進電機呢?電機種類有很多種,不同的電機的優點 缺點各不相同,因此用途也不同。這裡簡單的講下伺服電機 舵機 步進電機的區別,盡量的讓大家通熟易懂。其實伺服電機是這麼一種電機,它主要用於比較精準的位置 速度或力矩輸出。準確地說,伺服電機不是說乙個電機,而是乙個系統。所以僅僅一...

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伺服電機與步進電機的區別

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