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數控機床

交流伺服電機與步進電機性能的比較

星之球激光 來源:佳工機電網2012-03-23 我要評論(0 )   

眾(zhong) 所周知電機的主要作用是產(chan) 生機械 驅動 轉矩,作為(wei) 各種電器和機械運行的動力源,是數控切割機的重要組成部分,然而目前市場上廣泛適用的電機主要分2種,一種是 步進電...

        眾(zhong) 所周知電機的主要作用是產(chan) 生機械驅動轉矩,作為(wei) 各種電器和機械運行的動力源,是數控切割機的重要組成部分,然而目前市場上廣泛適用的電機主要分2種,一種是步進電機,另一種就是交流伺服電機,下麵我們(men) 來詳細的比較一下兩(liang) 種電機性能的差別

  步進電機是一種離散運動的裝置,它和現代數字控製技術有著本質的聯係。在目前國內(nei) 的數字控製係統中,步進電機的應用十分廣泛。隨著全數字式交流伺服係統的出現,交流伺服電機也越來越多地應用於(yu) 數字控製係統中。為(wei) 了適應數字控製的發展趨勢,運動控製係統中大多采用步進電機或全數字式交流伺服電機作為(wei) 執行電動機。雖然兩(liang) 者在控製方式上相似(脈衝(chong) 串和方向信號),但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異。現就二者的使用性能作一比較。

一、控製精度不同

  兩(liang) 相混合式步進電機步距角一般為(wei) 3.6°、 1.8°,五相混合式步進電機步距角一般為(wei) 0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進電機步距角更小。如四通公司生產(chan) 的一種用於(yu) 慢走絲(si) 機床的步進電機,其步距角為(wei) 0.09°;德國百格拉公司(BERGER LAHR)生產(chan) 的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關(guan) 設置為(wei) 1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°,兼容了兩(liang) 相和五相混合式步進電機的步距角。

  交流伺服電機的控製精度由電機軸後端的旋轉編碼器保證。以鬆下全數字式交流伺服電機為(wei) 例,對於(yu) 帶標準2500線編碼器的電機而言,由於(yu) 驅動器內(nei) 部采用了四倍頻技術,其脈衝(chong) 當量為(wei) 360°/10000=0.036°。對於(yu) 帶17位編碼器的電機而言,驅動器每接收217=131072個(ge) 脈衝(chong) 電機轉一圈,即其脈衝(chong) 當量為(wei) 360°/131072=9.89秒。是步距角為(wei) 1.8°的步進電機的脈衝(chong) 當量的1/655。

二、低頻特性不同

  步進電機在低速時易出現低頻振動現象。振動頻率與(yu) 負載情況和驅動器性能有關(guan) ,一般認為(wei) 振動頻率為(wei) 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(jue) 定的低頻振動現象對於(yu) 機器的正常運轉非常不利。當步進電機工作在低速時,一般應采用阻尼技術來克服低頻振動現象,比如在電機上加阻尼器,或驅動器上采用細分技術等。

  交流伺服電機運轉非常平穩,即使在低速時也不會(hui) 出現振動現象。交流伺服係統具有共振抑製功能,可涵蓋機械的剛性不足,並且係統內(nei) 部具有頻率解析機能(FFT),可檢測出機械的共振點,便於(yu) 係統調整。

三、矩頻特性不同

  步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降,且在較高轉速時會(hui) 急劇下降,所以其最高工作轉速一般在300~600RPM。交流伺服電機為(wei) 恒力矩輸出,即在其額定轉速(一般為(wei) 2000RPM或3000RPM)以內(nei) ,都能輸出額定轉矩,在額定轉速以上為(wei) 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。以鬆下交流伺服係統為(wei) 例,它具有速度過載和轉矩過載能力。其最大轉矩為(wei) 額定轉矩的三倍,可用於(yu) 克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為(wei) 沒有這種過載能力,在選型時為(wei) 了克服這種慣性力矩,往往需要選取較大轉矩的電機,而機器在正常工作期間又不需要那麽(me) 大的轉矩,便出現了力矩浪費的現象。

五、運行性能不同

  步進電機的控製為(wei) 開環控製,啟動頻率過高或負載過大易出現丟(diu) 步或堵轉的現象,停止時轉速過高易出現過衝(chong) 的現象,所以為(wei) 保證其控製精度,應處理好升、降速問題。交流伺服驅動係統為(wei) 閉環控製,驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣,內(nei) 部構成位置環和速度環,一般不會(hui) 出現步進電機的丟(diu) 步或過衝(chong) 的現象,控製性能更為(wei) 可靠。

六、速度響應性能不同

  步進電機從(cong) 靜止加速到工作轉速(一般為(wei) 每分鍾幾百轉)需要200~400毫秒。交流伺服係統的加速性能較好,以鬆下MSMA 400W交流伺服電機為(wei) 例,從(cong) 靜止加速到其額定轉速3000RPM僅(jin) 需幾毫秒,可用於(yu) 要求快速啟停的控製場合。

  綜上所述,交流伺服係統在許多性能方麵都優(you) 於(yu) 步進電機。但在一些要求不高的場合也經常用步進電機來做執行電動機。所以,武漢百斯傑提醒消費者在購買(mai) 數控切割機的過程中要綜合考慮控製要求、成本等多方麵的因素,選用適合自己的控製電機。

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