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交流伺服电机和步进电机对比有什么不同?哪种更适合自己?

       随着工业时代的不断进步发展,交流伺服电机和步进电机在数字控制系统领域的应用越来越广泛。两种在控制方式上有相似处,但在使用性能和应用场合上存在着巨大的差异。那么交流伺服电机和步进电机对比有什么不同点?怎么选择更适合自己需求的电机产品呢?一起来了解下。

       交流伺服电机内部的转子是永磁铁,转子在电磁场的作用下进行转动,与此同时伺服电机自带的编码器会将信号反馈给驱动器,驱动器再根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。每输入一个脉冲信号,转子就转动一个角度或前进一步,其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比,转速与脉冲频率成正比。

       交流伺服电机和步进电机两者在使用性能上有以下几点不同:

       1、控制精度上不同

       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。以某品牌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,即其脉冲当量为 360°/131072=0.0027466°,是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。

       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。某生产厂家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。

       2、低频特性不同

       交流伺服电机运转非常平稳,即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服电机具有共振抑制功能,可涵盖机械的刚性不足,并且系统内部具有频率解析机能(FFT),可检测出机械的共振点,便于系统调整。

       步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关,一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时,一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象,比如在电机上加阻尼器,或驱动器上采用细分技术等。

       从工作运行低频特性上来看,交流伺服电机优于步进电机。

       3、矩频特性不同

交流伺服电机为恒力矩输出,即在其额定转速(一般为2000RPM或3000RPM)以内,都能输出额定转矩,在额定转速以上为恒功率输出。步进电机的输出力矩随转速升高而下降,且在较高转速时会急剧下降,所以其最高工作转速一般在300~600RPM。交流伺服电机恒功率输出要更胜步进电机。

       4、过载能力不同

       交流伺服电机具有较强的过载能力。以某品牌交流伺服电机为例,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到三倍,可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力,在选型时为了克服这种惯性力矩,往往需要选取较大转矩的电机,而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩,便出现了力矩浪费的现象。而步进电机一般不具有过载能力。这一点,交流伺服电机又优于步进电机。

       5、运行性能不同

       交流伺服电机驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样,内部构成位置环和速度环,一般不会出现丢步或过冲的现象,控制性能更为可靠。步进电机的控制为开环控制,启动频率过高或负载过大容易出现丢步或堵转的现象,停止时转速过高易出现过冲的现象,所以为保证其控制精度,应处理好升、降速问题。

所以,在运行性能上面,交流伺服电机同样要优于步进电机。

       6、速度响应性能不同

       步进电机从静止加速到工作转速(一般为每分钟几百转)需要200~400毫秒。交流伺服电机的加速性能较好,以中智电气ZF系列交流伺服电机为例,从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒,可用于要求快速启停的控制场合。

       综合以上6点所述,我们可以很直观的了解到交流伺服电机在许多性能方面都优于步进电机。是选择交流伺服电机还是交流伺服电机,如果是一些要求不高的场合,是可以用步进电机来做执行电动机,如果对电机要求很高,建议选择交流伺服电机。在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素,选用适当的控制电机。