步进电机作为一种开环控制的系统,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),但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。一起了解下伺服电机和步进电机的性能差异有哪些。

伺服电机和步进电机的性能差异:

1、控制精度不同

两相混合式步进电机步距角一般为1.8°,五相混合式步进电机步距角一般为0.72°、0.36°,也有一些高性能的步进电机步距角更小。

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,KINCO伺服电机国内标配编码器为8000inc/rev。

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以及驱动器性能有关,一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,一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,即使在低速时也不会出现振动现象。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,且在较高转速时扭矩急剧下降,所以其最高工作转速一般在300~600RPM。伺服电机则不同,往往在额定转速内(一般为2000RPM或3000RPM)均能输出额定扭矩。

4、过载能力不同

步进电机一般不具有过载能力,而伺服电机具有较强的过载能力,可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。Ecovario驱动器可以短时提供3倍额定电流输出,具备较强的过载输出能力。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,便出现了力矩浪费的现象。

5、运行性能不同

步进电机的控制为开环控制,启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象,转速过高而停止时间较短又易出现过冲的现象,为保证控制精度,应处理好升、降速问题。伺服驱动系统采用闭环控制,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)需要上百毫秒。而伺服电机的加速时间往往只需要几毫秒或几十毫秒。常用于要求快速启停的应用场合。

伺服电机和步进电机的性能差异?相信从上面的所分析的这些点,大家对于两者应该也有了很大的区分,从以上分析可以看出,交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以,在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素,选用适当的控电机。