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行業(yè)視點
步進電機和交流伺服電機性能比較
內(nèi)容簡介: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。步進電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動器性能有關(guān),一般認(rèn)為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。
      步進電機是一種離散運動的裝置,它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中,步進電機的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn),交流伺服電機也越來越多地應(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,運動控制系統(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺服電機作為執(zhí)行電動機。雖然兩者在控制方式上相似(脈沖串和方向信號),但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異,F(xiàn)就二者的使用性能作一比較。

      一、控制精度不同

      兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°、1.8°,五相混合式步進電機步距角一般為0.72°、0.36°。也有一些高性能的步進電機步距角更小,如北京和利時電機技術(shù)有限公司(原四通電機)生產(chǎn)的一種用于慢走絲機床的步進電機,其步距角為0.09°;三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)置為0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°等等,兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。

      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。以某進口品牌電機為例,有標(biāo)準(zhǔn)2500線編碼器的電機,由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù),其脈沖當(dāng)量為360°/10000=0.036°;而對于帶17位編碼器的電機而言,驅(qū)動器每接收217=131072個脈沖電機轉(zhuǎn)一圈,即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當(dāng)量的1/655。

      二、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。振動頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動器性能有關(guān),一般認(rèn)為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機器的正常運轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進電機工作在低速時,一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象,比如在電機上加阻尼器,或驅(qū)動器上采用細(xì)分技術(shù)等。

      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,可涵蓋機械的剛性不足,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。

      三、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。

      四、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。以森創(chuàng)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)矩的三倍,可用于克服慣性負(fù)載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力,在選型時為了克服這種慣性力矩,往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機,而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩,便出現(xiàn)了力矩浪費的現(xiàn)象。

      五、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(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(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(yīng)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)步進電機的丟步或過沖的現(xiàn)象,控制性能更為可靠。

      六、速度響應(yīng)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,以某品牌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。

      綜上所述,交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行電動機。所以,在控制系統(tǒng)的設(shè)計過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。
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西瑪三相異步電動機已成為發(fā)展的主要方向。
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西安西瑪電機原廠生產(chǎn)的電機滑環(huán)的抗干擾性能很強嗎
  西瑪電機在電機滑環(huán)干擾源的導(dǎo)線上加一個屏蔽層,屏蔽層接地。方法:如果遇到高工作電壓和高頻率,滑環(huán)應(yīng)選擇電磁感應(yīng)屏蔽。在電磁感應(yīng)屏蔽中,用金屬材料和導(dǎo)電體原材料作為屏蔽層,可以產(chǎn)生很好的電磁干擾。
如何根據(jù)空載電流判斷西瑪電機性能?
  一般來說,小型電機的空載電流約為額定電流的30%~70%,大中型西瑪電機的空載電流約為額定電流的20%~40%。特別是,特定西瑪電機的空載電流一般不在銘牌或電機產(chǎn)品手冊上標(biāo)明。
交流電機的用途和作用有哪些?
  西安西瑪電機有限公司生產(chǎn)的交流電機使用和控制非常方便。具有自動啟動、加速、制動、倒車、保持等功能,可滿足各種操作需要。電機工作效率高,無煙、無臭、無污染。環(huán)境和噪音也很低。由于其諸多優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、國防、商業(yè)、家用電器、醫(yī)療電器等領(lǐng)域。
直流電機和交流電機的具體區(qū)別是什么?
  首先,直流電機和交流電機都是由于磁場的作用而工作的電機。直流電可以看作是步進電機的一種。一般來說,直流電機的功率不如交流電機,特別是無刷電機克服了有刷電機的許多缺點,但也存在諧振等缺點。
高速電機為什么那么難搞?
  高速電機不是廠家不想做,而是研發(fā)高速電機的難度不是一般的大,那是相當(dāng)?shù)拇螅y在哪呢?今天西安西瑪電機技術(shù)人員就給寶寶們說說高速電機為什么那么難搞。
一種將傳統(tǒng)機床電主軸電機革命性的升級技術(shù)方案
  一種將傳統(tǒng)機床電主軸革命性的升級,在原有不改變機床配置的前提下可以提高傳統(tǒng)數(shù)控機床電主軸的加工能力,可以從原來的0-24000RPM的加工范圍,擴展到0-100000RPM的超高轉(zhuǎn)速的加工,這主要得力于Kasite(卡西德)提供的技術(shù)方案:
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