伺服电机和步进电机的六大性能差异

发布日期:2022-09-03 浏览次数:37


步进电机作为一种开环控制系统,与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,步进电机被广泛使用。 随着全数字交流伺服系统的出现,交流伺服电机越来越多地应用于数字控制系统中。 为适应数字控制的发展趋势,大多数运动控制系统采用步进电机或全数字交流伺服电机作为执行电机。

 
两者虽然在控制方式(脉冲串和方向信号)上相似,但在性能和应用上却存在较大差异。 昆马机电专注机电行业多年,在工控产品的选型和维护方面有着丰富的经验。 现在我们将比较两者的性能。
 
控制精度不同
 
两相混合式步进电机步距角一般为1.8°、0.9°,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通过细分后步距角更小。如山洋公司(SANYODENKI)生产的二相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°,兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。
 
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。以三洋全数字式交流伺服电机为例,对于带标准2000线编码器的电机而言,由于驱动器内部采用了四倍频技术,其脉冲当量为360°/8000=0.045°。对于带17位编码器的电机而言,驱动器每接收131072个脉冲电机转一圈,即其脉冲当量360°/131072=0.0027466°,是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。
 
低频特性不同
 
步进电机在低速时容易产生低频振动。 振动频率与负载条件和驱动器的性能有关。 一般认为振动频率为电机空载起飞频率的一半。 这种由步进电机工作原理决定的低频振动现象,对机器的正常运行非常不利。 步进电机低速工作时,一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象,如在电机上加装阻尼器,或在驱动器上采用细分技术。 交流伺服电机运行非常平稳,即使在低速下也没有振动。 交流伺服系统具有共振抑制功能,可弥补机械刚性不足,系统内部频率分析功能(FFT)可检测机器共振点,方便系统调整。
 
矩频特性不同
 
步进电机的输出转矩随着转速的增加而减小,在更高的转速下会急剧下降,所以其最高工作转速一般为300-600RPM。 交流伺服电机具有恒转矩输出,即可以在其额定转速(一般为2000RPM或3000RPM)内输出额定转矩,在额定转速以上恒功率输出。
 
过载能力不同
 
步进电机一般不具备过载能力。 交流伺服电机过载能力强。 以山阳交流伺服系统为例,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二至三倍,可用来克服惯性负载在启动瞬间的转动惯量。 因为步进电机没有这种过载能力,在选型时为了克服这种转动惯量,往往需要选择扭矩较大的电机,而机器正常运行时不需要这么大的扭矩, 所以扭矩出现了。 浪费现象。
 
运行性能不同
 
步进电机采用开环控制。 如果启动频率过高或负载过大,则容易失步或失速。 当速度太高时,很容易超调。 因此,为保证其控制精度,应妥善处理。 提速和降速问题。 交流伺服驱动系统是闭环控制。 驱动器可以直接采样电机编码器的反馈信号。 内部形成位置环和速度环。 一般步进电机不会出现失步或超调,控制性能更可靠。
 

速度响应性能不同


步进电机从静止加速到工作速度(一般每分钟几百转)需要200到400毫秒。 交流伺服系统的加速性能更好。 以三洋400W交流伺服电机为例,从静止加速到额定转速3000RPM仅需几毫秒,可用于需要快速启停的控制场合。