步进电机和伺服电机的工作原理对比(步进电机和伺服电机的工作原理对比图片)

  步进电机和伺服电机作为电子工业常用的电机,是电工需要重点学习并使用的机器,但有很多小白不清楚步进电机和伺服电机的工作原理,也不知道如何根据场景来使用步进电机还是伺服电机,所以本文将一一回答这些问题,希望对小白有所帮助。

电机驱动电路.jpg

  1、步进电机和伺服电机的工作原理

  伺服电机主要是靠脉冲来定位,伺服电机接收到1个脉冲,将会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移,这是由于伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转1个角度都会发出对应数量的脉冲,这样和伺服电机接收的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一来,系统将知道发了多少脉冲个伺服电机,同时也收了多少脉冲回来,这样就能很精确地控制电极的转动。

  步进电机是一种离散运动的装置,它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中,步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现,交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势,运动控制系统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相似( 脉冲串和方向信号)弹性联轴器,但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。

  2、步进电机和伺服电机的对比

  ①控制精度的不同

  两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、1.8°,无相混合式步进电机步距角一般为0.72°、0.36°,也有一些高性能的不仅电极步距角更小。

  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。

  ②低频特性不同

  步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关,–般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时,- -般应采用阻尼技术来克服低频振动现象,比如在电机上加阻尼器,或驱动器上采用细分技术等。

  交流伺服电机运转非常平稳膜片联轴器,即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能,可涵盖机械的刚性不足,并且系统内部具有频率解析机能(FFT) ,可检测出机械的共振点,便于系统调整。

  ③矩频特性不同

  步进电机的输出力矩随转速升高而下降,且在较高转速时会急剧”下降,所以其最高工作转速一般在300~ 600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出,即在其额定转速(一般为2000RPM或3000RPM)以内,都能输出额定转矩,在额定转速以上为恒功率输出。

  ④过载能力的不同

  步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下交流伺服系统为例,它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍,可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力,在选型时为了克服这种惯性力矩,往往需要选取较大转矩的电机,而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩,使出现了力矩浪费的现象。

  ⑤运行性能的不同

  步进电机的控制为开环控制,启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象,停止时转速过高易出现过冲的现象,所以为保证其控制精度,应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样,内部构成位置环和速度环,一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象,控制性能更为可靠。

  ⑥速度响应性能不同

  步进电机从静止加速到工作转速(一般为每分钟几百转),需要200-400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好。

  综上所述,交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机,但在需求不高的场合下也用步进电机来执行电动机,所以在控制系统的设计要充分考虑控制要求、成本等多方面的因素,选用适当的控制电极。

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