伺服电机
交流伺服電機和步進電機的原理區別
步進電機原理: 步進電機是一種將電脈沖轉換成角位移的執行機構,當步進驅動器接收到一個脈沖信號,它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(步距角),它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的,可以通過控制脈沖個數來控制角位移量,從而達到準確定位的目的;同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度,從而達到調速的目的;
伺服電機原理: 伺服電機內部的轉子是永磁鐵,驅動器控制的UVW三相電形成了電磁場,轉子在此磁場的作用下轉動,同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅動器,驅動器根據反饋值與目標值進行比較,調整轉子轉動的角度,伺服電機的精度決定于編碼器的精度;
交流伺服電機和步進電機的區別
1.控制的方式不同 步進電機是通過控制脈沖的個數來控制轉動角度的,一個脈沖對應一個步距角; 伺服電機是通過控制脈沖時間的長短來控制轉動角度的;
2.低頻特性不同 步進電機在低速時容易出現低頻震動的現象,震動頻率與負載情況和驅動器的性能有關; 交流伺服電機運行非常平穩,即使在低速時也不會出現震動現象,交流伺服系統具有共振抑制功能,可涵蓋機械的剛性不足,并且系統內部具有頻率解析機能,可檢測出機械的共振點,便于系統調整
3.矩頻特性不同 步進電機的輸出力矩隨轉速的升高而下降,且在較高轉速時急劇下降,所以其最高工作轉速一般在300到600轉每分鐘; 交流伺服電機為恒力矩輸出,即在其額定轉速,一般2000到3000轉每分鐘以內,都能輸出額定轉矩,在額定轉速以上為恒功率輸出
4.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; 以松下交流伺服系統為例,它具有速度過載和轉矩過載能力,其最大的轉矩為額定轉矩的3倍,可用于克服慣性過載在啟動瞬間的慣性力矩; 步進電機因為沒有這種過載能力,在選型時為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么大的轉矩,便出現了力矩浪費的現象;
5.速度響應性能不同 步進電機從靜止加速到工作轉速需要200到400毫秒 交流伺服系統的加速性能較好,以松下MSMA400W交流伺服電機為例,從靜止加速到其額定轉速3000轉每分鐘,僅僅需要幾毫秒,可以用于要求快速啟動的控制場合
6.力矩不同 步進電機的鎖定力矩較大,而伺服則是在受外力影響下位置丟失以后再找回位置,這個過程容易造成誤差;
7.調試復雜性不同 伺服驅動器涉及的參數多,使用手冊長,且不同品牌的驅動器區別比較大;而步進電機只需要調整驅動器上的電流設定和細分設定,不會因為品牌不同而不同
8.成本不同 伺服系統相應能力快,高速性能好的有點突出,通過分析其控制方法得知其主要是采用矢量控制技術和閉環控制來獲得高性能的,因此它的成本也就相對步進電機非常高; 然而通過細分驅動,添加閉環控制等技術手段步進電機同樣可以達到很高的控制精度,兩者的發展并不對;
9.反饋形式不同 伺服電機具有編碼器,所以可以很容易組成閉環控制系統 步進電機只是執行機構,沒有位置反饋,上位機發出命令后,步進電機有沒有執行,上位機并不知道;
交流伺服電機的結構
伺服電機內部的轉子是永磁鐵,驅動器控制的UVW三相電形成了電磁場,轉子在此磁場的作用下轉動,同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅動器,驅動器根據反饋值與目標值進行比較,調整轉子轉動的角度
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伺服電機相較于步進電機主要應用于高精度位置控制,如工業機器人手臂,加工中心等; 我們在選型的時候需要結合成本,控制精度,速度要求,響應時間等問題來選擇合適的方式; 如果成本不是問題,那么我們可以直接使用伺服電機,因為伺服電機相較于步進電機有絕對的優勢;
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以上摘自我的課程EPLAN自動化電路入門教程的PPT,我也從這個視頻教程中剝離出了另一個視頻教程電氣元件的基本原理,主要講解電氣元件的原理,不涉及EPLAN的知識
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總結
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