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      伺服電機和步進電機在應用于精密機床的區(qū)別

      返回列表 來源: 發(fā)布日期: 2019.10.29

      伺服電機和步進電機在應用于精密機床的區(qū)別


             我國在精密機床和機器人兩大方面落后日德的現(xiàn)狀,高端伺服電機不能國產(chǎn)之殤,也是國人的心病之一。伺服電機在功能和結(jié)構(gòu)上與步進電機很相似,但是二者在性能上有非常大的差異。

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      步進電機結(jié)構(gòu)圖

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      伺服電機結(jié)構(gòu)圖


      首先, 伺服電機與步進電機控制的精度不同

             兩相混合式步進電機步距角一般為 1.8°、0.9°,五相混合式步進電機步距角一般為0.72°、0.36°。而交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證,對于帶17位編碼器的電機而言,驅(qū)動器每接收131072個脈沖電機轉(zhuǎn)一圈,即其脈沖當量為360°/131072=0.0027466°,是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。


      第二,伺服電機 與步進電機的低頻特性不同

             步進電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象,步進電機的工作原理決定了低頻振動現(xiàn)象對于機器的正常運轉(zhuǎn)非常不利,步進電機存在固定的共振點,很多步進驅(qū)動器通過自動計算其振點,以調(diào)整控制算法來達到抑制其振的目的。


             交流伺服電機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn),即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能,可彌補機械的剛性不足,并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機能(FFT),可檢測出機械的共振點,便于系統(tǒng)調(diào)整。

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             伺服系統(tǒng)的振動抑制功能包含共振抑制及阻尼減振兩個部分。

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      共振抑制

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      阻尼減振


      第三,伺服電機與步進電機矩頻特性不同

             步進電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降,且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降,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。

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      相同尺寸下的伺服電機與步進電機的速度力矩特性比較


      第四,伺服電機與步進電機過載能力不同

             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M2交流伺服系統(tǒng)為例,它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的二到三倍,可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。


      第五,伺服電機與步進電機運行性能不同

             步進電機的控制為開環(huán)控制,啟動頻率過高或負載過大易出現(xiàn)失步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象,所以為保證其控制精度,應處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制,驅(qū)動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣,內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán),一般不會出現(xiàn)步進電機的失步或過沖的現(xiàn)象,控制性能更為可靠。


      第六,伺服電機 與步進電機速度響應性能不同

             步進電機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,以鳴志400W交流伺服電機為例,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合。


             在一些要求非常高的場合,必須采用性能遠高于步進電機的伺服電機。我國雖然具有世界上最全的工業(yè)門類,但是大部分處于“豪放派”領(lǐng)域,對于高端產(chǎn)品的積累還有很大的差距。

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