步進(jìn)電機(jī)和交流伺服電機(jī)性能比較

　　步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動(dòng)的裝置,，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系,。在目前國(guó)內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛,。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn),，交流伺服電機(jī)也越來(lái)越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中,。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢(shì)，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī),。雖然兩者在控制方式上相似(脈沖串和方向信號(hào)),，但在使用性能和應(yīng)用場(chǎng)合上存在著較大的差異。現(xiàn)就二者的使用性能作一比較,。

　　1,、控制精度不同

　　兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為3.6°、1.8°，五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72°和0.36°,。也也有一些高性能的步進(jìn)電機(jī)步距角更小,。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機(jī)床的步進(jìn)電機(jī)，其步距角為0.09°;德國(guó)百格拉公(BERGERLAHR)生產(chǎn)的三相混合式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置為1.8°,、0.9°,、0.72°、0.36°,、0.18°、0.09°,、0.072°,、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機(jī)的步距角,。交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證,。以松下全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例，對(duì)于帶標(biāo)準(zhǔn)2500線編碼器的電機(jī)而言,，由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù),，其脈沖當(dāng)量為360°/10000=0.036°。對(duì)于帶17位編碼器的電機(jī)而言,，驅(qū)動(dòng)器每接收217=131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈,，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655,。

　　2,、低頻特性不同

　　步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān),，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半,。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí),，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象,，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)等,。交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn),，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能,，可涵蓋機(jī)械的剛性不足,，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能(FFT)，可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn),，便于系統(tǒng)調(diào)整,。

　　3、矩頻特性不同

　　步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降,，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM,。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速(一般為2000RPM或3000RPM)以內(nèi)都能輸出額定轉(zhuǎn)矩,，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出,。

　　4、過(guò)載能力不同

　　步進(jìn)電機(jī)一般不具有過(guò)載能力,。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過(guò)載能力,。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過(guò)載和轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力,。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍,，可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆](méi)有這種過(guò)載能力,，在選型時(shí)為了克服這種慣性力矩,，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩,，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象,。

　　5、運(yùn)行性能不同

　　步進(jìn)電機(jī)的控制為開(kāi)環(huán)控制,，啟動(dòng)頻率過(guò)高或負(fù)載過(guò)大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過(guò)高易出現(xiàn)過(guò)沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度,，應(yīng)處理好升,、降速問(wèn)題。交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制,，驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣,，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過(guò)沖的現(xiàn)象,，控制性能更為可靠,。

　　6、速度響應(yīng)性能不同

　　步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速(一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn))需要200～400毫秒,。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好,，以松下MSMA400W交流伺服電機(jī)為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒,，可用于要求快速啟停的控制場(chǎng)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(jìn)電機(jī),。但在一些要求不高的場(chǎng)合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來(lái)做執(zhí)行電動(dòng)機(jī),。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素,，選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī),。

　更多信息可以來(lái)這里獲取==>>電子技術(shù)應(yīng)用-AET<<