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如何正确选择伺服电机和步进电机?步进电机和伺服电机哪个好

发布时间:2020-04-24 16:10:24 阅读次数:84 文章来源:深圳博智达机器人
导读: 本文就步进电机和伺服电机从以下几点进行比较叙述: 1、结构上 步进电机采用步进方式转动,利用磁线圈逐步拉动一个磁体,使其从一个位置到达下一个位置。要使电机在任何方向移
本文就步进电机伺服电机从以下几点进行比较叙述:
1、结构上
  步进电机采用步进方式转动,利用磁线圈逐步拉动一个磁体,使其从一个位置到达下一个位置。要使电机在任何方向移动100个位置,电路都需要对电机进行100次步进操作。步进电机利用脉冲实现递增运动,可以在不使用任何反馈传感器的情况下实现精确定位。
  伺服电机的运动方法是不同的。它在磁转子上连接一个位置传感器– 即编码器 – 会持续检测电机的准确位置。伺服会监控电机实际位置和指令位置之间的差异,并对电流进行相应的调整。这种闭环系统可以使电机保持在正确的运动状态。
2.简便性和成本
  步进电机不仅比伺服电机成本低,而且调试和维护都更加简单。步进电机在静止状态是稳定的,并能保持位置(即使是采用动态负载)。不过,如果某些应用场合有更高的性能要求,则必须采用更昂贵、更复杂的伺服电机。
3.定 位
  在需要随时了解机器准确位置的应用中,步进电机和伺服电机有重要差别。在通过步进电机控制的开环运动应用中,控制系统认为电机始终处于正确的运动状态。不过,在遇到问题以后,比如因为部件卡住而导致电机失速,控制器就无法了解机器的实际位置,从而导致失位。伺服电机本身的闭环系统具有一个优势:如果其被一个物体卡住,会立刻检测到。机器会停止操作,始终不会失位。
4.速度和转矩
  步进电机和伺服电机的性能差异源自他们不同的电机设计方案。步进电机的极数比伺服电机多得多,因此步进电机旋转一整圈,所需的绕组电流交换次数要多得多,从而导致在速度增加的情况下,其转矩迅速下降。另外,如果达到了最大转矩,步进电机可能会失去速度同步化功能。出于这些原因,在大部分高速应用中,伺服电机都是首选方案。与此相反,步进电机较多的极数在低速状态下具有优势,因为此时步进电机与同等尺寸的伺服电机相比具有转矩优势。
5.热和能耗
  开环步进电机采用固定电流,并会散发大量热量。闭环控制只提供速度环路所需的电流,因此避免了电机发热问题。
  终上所述: 伺服控制系统最适合涉及到动态负载变化的高速应用,比如机械臂。步进控制系统则更适合需要低到中加速度和高保持转矩的应用,比如3D打印机、传送带、副轴等。因为步进电机成本更低,所以在使用之后,可以降低自动化系统的成本。运动控制系统如果需要利用伺服电机的特性,就必须证明这些成本较高的电机物有所值。

步进电机
 
 伺服电机对比步进电机的优势
  1、精度:实现了位置,速度和力矩的闭环控制;克服了步进电机失步的问题;
  2、转速:高速性能好,一般额定转速能达到2000~3000转;
  3、适应性:抗过载能力强,能承受三倍于额定转矩的负载,对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用;
  4、稳定:低速运行平稳,低速运行时不会产生类似于步进电机的步进运行现象。适用于有高速响应要求的场合;
  5、及时性:电机加减速的动态相应时间短,一般在几十毫秒之内;
  6、舒适性:发热和噪音明显降低。
 
 电机的选用原则
  1、从成本考虑传统电机〈步进电机〈伺服电机
  2、从电机转速要求考虑传统电机转速范围宽但调速不精确且不平滑,并且随转速降低功率也会降低,随之带来的是转矩降低;步进电机对转速要求更加苛刻,转速过低时会出现抖动和爬行现象,速度高时扭矩会大幅度降低,所以步进电机仅适用于中速运行情况。伺服电机在转速方面优势很明显,基本没有明显的弱点。
  3、从控制精度考虑传统电机因为是模拟量控制所以精度无法保证,步进电机和伺服电机是数字信号控制其精度要远高于传统电机,但是伺服电机自带编码器实现内闭环控制能有效的减少掉步的情况,并且通常情况下伺服电机步距角要远小于步进电机因此精度更高。
 
  如何正确选择伺服电机和步进电机
  主要视具体应用情况而定,简单地说要确定:负载的性质(如水平还是垂直负载等),转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求,上位控制要求(如对端口界面和通讯方面的要求),主要控制方式是位置、转矩还是速度方式。供电电源是直流还是交流电源,或电池供电,电压范围。据此以确定电机和配用驱动器或控制器的型号。

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