步进电机作为一种开环控制的零碎,和古代数字控制技术有着实质的联络。在目前国际的数字控制零碎中,步进电机的使用非常普遍。随着全数字式交流伺服零碎的呈现,交流伺服电机也越来越多地使用于数字控制零碎中。为了顺应数字控制的开展趋向,运动控制零碎中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上类似(脉冲串和方向信号),但在运用功能和使用场所上存在着较大的差别。现就二者的运用功能作一比拟。
一、控制精度不同
两相混合式步进电机步距角普通为 1.8°、0.9°,五相混合式步进电机步距角普通为0.72 °、0.36°。也有一些高功能的步进电机经过细分后步距角更小。如山洋公司(SANYO DENKI)消费的二相混合式步进电机其步距角可经过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°,兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。
交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以山洋全数字式交流伺服电机为例,关于带规范2000线编码器的电机而言,由于驱动器外部采用了四倍频技术,其脉冲当量为360°/8000=0.045°。关于带17位编码器的电机而言,驱动器每接纳131072个脉冲电机转一圈,即其脉冲当量为360°/131072=0.0027466°,是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。
二、低频特性不同
步进电机在低速时易呈现低频振动景象。振动频率与负载状况和驱动器功能有关,普通以为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的任务原理所决议的低频振动景象关于机器的正常运转十分不利。当步进电机任务在低速时,普通应采用阻尼技术来克制低频振动景象,比方在电机上加阻尼器,或驱动器上采用细分技术等。
交流伺服电机运转十分颠簸,即便在低速时也不会呈现振动景象。交流伺服零碎具有共振抑制功用,可涵盖机械的刚性缺乏,并且零碎外部具有频率解析机能(FFT),可检测出机械的共振点,便于零碎调整。
三、矩频特性不同
步进电机的输入力矩随转速降低而下降,且在较高转速时会急剧下降,所以其最高任务转速普通在300~600RPM。交流伺服电机为恒力矩输入,即在其额外转速(普通为2000RPM或3000RPM)以内,都能输入额外转矩,在额外转速以上为恒功率输入。
四、过载才能不同
步进电机普通不具有过载才能。交流伺服电机具有较强的过载才能。以山洋交流伺服零碎为例,它具有速渡过载和转矩过载才能。其最大转矩为额外转矩的二到三倍,可用于克制惯性负载在启动霎时的惯性力矩。步进电机由于没有这种过载才能,在选型时为了克制这种惯性力矩,往往需求选取较大转矩的电机,而机器在正常任务时期又不需求那么大的转矩,便呈现了力矩糜费的景象。
五、运转功能不同
步进电机的控制为开环控制,启动频率过高或负载过大易呈现丢步或堵转的景象,中止时转速过高易呈现过冲的景象,所以为保证其控制精度,应处置好升、降速成绩。交流伺服驱动零碎为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反应信号停止采样,外部构成地位环和速度环,普通不会呈现步进电机的丢步或过冲的景象,控制功能更为牢靠。
六、速度呼应功能不同
步进电机从运动减速到任务转速(普通为每分钟几百转)需求200~400毫秒。交流伺服零碎的减速功能较好,以山洋400W交流伺服电机为例,从运动减速到其额外转速3000RPM仅需几毫秒,可用于要求疾速启停的控制场所。
综上所述,交流伺服零碎在许多功能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场所也常常用步进电机来做执行电动机。所以,在控制零碎的设计进程中要综合思索控制要求、本钱等多方面的要素,选用适当的控制电机。