當(dāng)前位置:首頁(yè) > 技術(shù)文章 > 環(huán)境模擬老化設(shè)備中常用的步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)的優(yōu)劣勢(shì) 對(duì)比分析
所謂步進(jìn)電機(jī)就是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下,電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù),而不受負(fù)載變化的影響,當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào),它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度,稱為“步距角”,它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的??梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量,從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的;同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度,從而達(dá)到調(diào)速的目的。
所謂伺服電機(jī)就是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī),是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。伺服電機(jī)可使控制速度,位置精度非常準(zhǔn)確,可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制,并能快速反應(yīng),在自動(dòng)控制系統(tǒng)中,用作執(zhí)行元件,且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高、始動(dòng)電壓等特性,可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類(lèi),其主要特點(diǎn)是,當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象,轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。
在環(huán)境模擬老化試驗(yàn)設(shè)備中,尤其是擺管淋雨試驗(yàn)裝置、換氣熱老化試驗(yàn)箱等存在有均有位移要求的試驗(yàn)設(shè)備中經(jīng)常會(huì)用到步進(jìn)電機(jī)或者是伺服電機(jī),那么在環(huán)境模擬老化試驗(yàn)設(shè)備中到底是用伺服電機(jī)好還是用步進(jìn)電機(jī)會(huì)更好呢?其實(shí)所有的設(shè)備設(shè)計(jì)生產(chǎn)中,都會(huì)根據(jù)控制系統(tǒng)及zui終設(shè)備運(yùn)行需要達(dá)到的目標(biāo)值來(lái)確定到底是使用哪種電機(jī)會(huì)更好,而不是僅僅從配套電機(jī)的價(jià)格來(lái)確定好壞,一定是以滿足設(shè)備zui終運(yùn)行效果的*搭配才是的。所以我們必須先學(xué)習(xí)一下步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)本身的優(yōu)劣勢(shì),再來(lái)應(yīng)對(duì)試驗(yàn)設(shè)備zui終要在什么樣的點(diǎn)位上滿足什么樣的要求來(lái)決定到底是哪種電機(jī)更實(shí)用,實(shí)用效果*就是的搭配。
步進(jìn)電機(jī)其實(shí)是一種感應(yīng)電機(jī),它是利用電子電路,將直流電變成分時(shí)供電的,多相時(shí)序控制電流,用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電,步進(jìn)電機(jī)才能正常工作,驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的,多相時(shí)序控制器。伺服電機(jī)主要靠脈沖來(lái)定位,基本上可以這樣理解,伺服電機(jī)接收到1個(gè)脈沖,就會(huì)旋轉(zhuǎn)1個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度,從而實(shí)現(xiàn)位移,因?yàn)椋欧姍C(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能,所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度,都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖,這樣,和伺服電機(jī)接受的脈沖形成了呼應(yīng),或者叫閉環(huán),如此一來(lái),系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī),同時(shí)又收了多少脈沖回來(lái),這樣,就能夠很的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)的定位,可以達(dá)到0.001mm。直流伺服電機(jī)又分為有刷和無(wú)刷電機(jī)。有刷電機(jī)成本低,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,調(diào)速范圍寬,控制容易,需要維護(hù),但維護(hù)不方便(換碳刷),產(chǎn)生電磁干擾,對(duì)環(huán)境有要求。因此它可以用于對(duì)成本敏感的普通工業(yè)和民用場(chǎng)合;無(wú)刷電機(jī)體積小,重量輕,出力大,響應(yīng)快,速度高,慣量小,轉(zhuǎn)動(dòng)平滑,力矩穩(wěn)定??刂茝?fù)雜,容易實(shí)現(xiàn)智能化,其電子換相方式靈活,可以方波換相或正弦波換相。電機(jī)免維護(hù),效率很高,運(yùn)行溫度低,電磁輻射很小,長(zhǎng)壽命,可用于各種環(huán)境;交流伺服電機(jī)也是無(wú)刷電機(jī),分為同步和異步電機(jī),目前運(yùn)動(dòng)控制中一般都用同步電機(jī),它的功率范圍大,可以做到很大的功率。大慣量,zui高轉(zhuǎn)動(dòng)速度低,且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用,從這點(diǎn)來(lái)看在環(huán)境類(lèi)老化試驗(yàn)設(shè)備中,對(duì)于試驗(yàn)樣件要求有低速平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用的配套設(shè)備我們可以采用伺服電機(jī)來(lái)控制其運(yùn)行系統(tǒng)。
伺服電機(jī)相比步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn):
一、 低頻特性
步進(jìn)電機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象,電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)性略于伺服電機(jī)。
交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn),即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。
二、矩頻特性
步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速升高而下降,且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降,步進(jìn)電機(jī)在高速時(shí)力矩會(huì)很小
交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出,在其額定轉(zhuǎn)速內(nèi)能保持力矩不變,都能輸出額定轉(zhuǎn)矩。
三、控制精度
步進(jìn)電機(jī)的控制為開(kāi)環(huán)控制,啟動(dòng)頻率過(guò)高或負(fù)載過(guò)大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,停止時(shí)轉(zhuǎn)速過(guò)高易出現(xiàn)過(guò)沖的現(xiàn)象,所以為保證其控制精度,選型時(shí)電機(jī)出力要有充分余量,應(yīng)處理好起、降速問(wèn)題。
伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制,驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣,電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部構(gòu)成閉環(huán)控制,在其額定力矩內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步情況,出現(xiàn)過(guò)沖情況能補(bǔ)回來(lái),控制性精度能更為可靠。
步進(jìn)電機(jī)相比伺服電機(jī)的優(yōu)點(diǎn):
一、 運(yùn)行性能
步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行跟蹤實(shí)施特性優(yōu)于伺服電機(jī),由于步進(jìn)電機(jī)每發(fā)一個(gè)脈沖走一個(gè)角度,發(fā)脈信號(hào)電機(jī)就會(huì)走不會(huì)有延時(shí),而伺服電機(jī)為閉環(huán)控制,發(fā)完脈沖和編碼返回對(duì)比處理,如有過(guò)沖在轉(zhuǎn)回去,有一定延時(shí),蹤蹤特性差于步進(jìn)電機(jī)。例如:用雕刻機(jī)畫(huà)一個(gè)圓形,伺服電機(jī)沒(méi)步進(jìn)電機(jī)畫(huà)的好。在頻繁正反轉(zhuǎn)跟蹤特性要求較高的場(chǎng)合必需使用步進(jìn)電機(jī)。
二、操作設(shè)置
步機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)置簡(jiǎn)單,只需將電流,細(xì)分設(shè)好就可以,伺服驅(qū)動(dòng)器有上百個(gè)參數(shù)設(shè)置,設(shè)置很繁瑣
三、電機(jī)
同等扭力電機(jī)步進(jìn)電機(jī)要遠(yuǎn)小于伺服電機(jī),如6NM電機(jī),步進(jìn)電機(jī)86就可以作到,而伺服電機(jī)要110以上。
步進(jìn)電機(jī)價(jià)格遠(yuǎn)低于伺服電機(jī)。
在實(shí)際的試驗(yàn)設(shè)備設(shè)計(jì)及生產(chǎn)中我們要根據(jù)客戶的zui終要求來(lái)確定,設(shè)備控制系統(tǒng)的至關(guān)重要的點(diǎn)在哪里,滿足這個(gè)點(diǎn)的基礎(chǔ)條件的看步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)在這一特定條件下是否具有優(yōu)勢(shì),zui終我們?cè)賮?lái)確定*的配套方案,只有滿足客戶需要的合理設(shè)計(jì)才是zui科學(xué)的設(shè)計(jì),只有滿足客戶實(shí)際使用性能的產(chǎn)品zui終才會(huì)被客戶認(rèn)同,才會(huì)被市場(chǎng)認(rèn)同。所以真正的優(yōu)勢(shì)環(huán)境類(lèi)模擬老化試驗(yàn)設(shè)備的生產(chǎn)制造商不是什么都用zui貴的去做配套控制,而是用*的方案解決客戶的zui大難題就是實(shí)力的制造商!
上海長(zhǎng)肯設(shè)備想客戶所想,急客戶所急,zui大限度的滿足客戶的要求,用科學(xué)的設(shè)計(jì)理念打造環(huán)試行業(yè)的精工精品。