伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的性能比較

步進(jìn)電機(jī)作為一種開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，與現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國(guó)內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用非常廣泛。隨著全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)越來(lái)越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢(shì)，運(yùn)動(dòng)執(zhí)行電機(jī)主要采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字交流伺服電機(jī)。雖然兩者在控制模式（脈沖序列和方向信號(hào)）上相似，但在性能和應(yīng)用上存在很大差異?，F(xiàn)在比較兩種方法的性能。

1.不同的控制精度

兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角一般為1.8°和0.9°，五相混合式步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角一般為0.72°和0.36°。還有一些細(xì)分后具有較小步進(jìn)角的高性能步進(jìn)電機(jī)。例如，Sanyodenki生產(chǎn)的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角可以通過(guò)撥號(hào)碼設(shè)置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，與兩相和五相混合式步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角兼容。

2.不同的低頻特性

步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)容易產(chǎn)生低頻振動(dòng)。振動(dòng)頻率與負(fù)載條件和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起飛頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)工作原理決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)機(jī)器的正常運(yùn)行非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，如在電機(jī)上加裝阻尼器，或在驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)。

交流伺服電機(jī)運(yùn)行非常平穩(wěn)，即使在低速下也不會(huì)振動(dòng)。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可以彌補(bǔ)機(jī)械剛度的不足，系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率分析功能（fft），可以檢測(cè)共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。

3.不同的矩頻特性

步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速的增加而減小，在較高轉(zhuǎn)速下會(huì)急劇下降，因此其大工作轉(zhuǎn)速一般為300-600rpm。交流伺服電機(jī)具有恒定的轉(zhuǎn)矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000rpm或3000rpm）內(nèi)，可以輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上，為恒定功率輸出。

4.不同的過(guò)載能力

步進(jìn)電機(jī)通常沒(méi)有過(guò)載能力。交流伺服電機(jī)具有很強(qiáng)的過(guò)載能力。以三洋AC為例，它具有速度過(guò)載和扭矩過(guò)載能力。其大扭矩為額定扭矩的2至3倍，可用于克服起動(dòng)時(shí)慣性負(fù)載的慣性矩。由于步進(jìn)電機(jī)沒(méi)有這樣的過(guò)載能力，為了克服這個(gè)慣性矩，通常需要選擇一個(gè)扭矩更大的電機(jī)，而機(jī)器在正常運(yùn)行時(shí)不需要這么大的扭矩，因此出現(xiàn)了扭矩。浪費(fèi)現(xiàn)象。

5.不同的經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)

步進(jìn)電機(jī)的控制是開(kāi)環(huán)控制。如果起動(dòng)頻率過(guò)高或負(fù)載過(guò)大，很容易失步或失速。當(dāng)速度過(guò)高時(shí)，很容易造成超調(diào)。因此，為了保證其控制精度，應(yīng)妥善處理。上升和減速問(wèn)題。交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制，可直接對(duì)電機(jī)的反饋信號(hào)進(jìn)行采樣，并在內(nèi)部形成位置環(huán)和速度環(huán)。一般來(lái)說(shuō)，步進(jìn)電機(jī)不會(huì)出現(xiàn)失步或超調(diào)現(xiàn)象，控制性能更可靠。

6.不同的速度響應(yīng)性能

步進(jìn)電機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)加速到工作速度（通常每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200到400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能良好。以三洋400w交流伺服電機(jī)為例，從靜止?fàn)顟B(tài)加速到額定轉(zhuǎn)速3000rpm只需幾毫秒，可用于需要快速啟動(dòng)和停止的控制場(chǎng)合。

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