PDF《步进电机和伺服电机的比较》

摘要:通过介绍步进电机和伺服电机的工作原理, 着重描述了步进电机 和伺服电机二者的区别, 对二者在选型时进行了比较, 在控制系统的设计过 程中要综合考虑, 选用适当的控制电机.

关键词:步进电机 伺服电机 工作原理 随着我国经济迅猛发展, 中国逐渐成为世界的加工中心. 随着步 进电机和伺服电机的出现, 大大提升了控制回路的精度. 步进电机它 的旋转是以固定的角度(称为 步距角 )一步一步运行的, 其特点是 没有积累误差, 所以广泛应用于各种开环控制. 伺服电机是把所收到 的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出, 其主要特点是, 当信号电压为零时无自转现象, 转速随着转矩的增加而匀速下降.

1 步进电机和伺服电机的工作原理 1.1 步进电机的工作原理 步进电机是一种将电脉冲转化为角 位移的执行机构. 当步进驱动器接收到一个脉冲信号, 它就驱动步进 电机按设定的方向转动一个固定的角度 (称为 步距角 ) , 它的旋转 是以固定的角度一步一步运行的.可以通过控制脉冲个数来控制角 位移量, 从而达到准确定位的目的;

同时可以通过控制脉冲频率来控 制电机转动的速度和加速度, 从而达到调速的目的. 1.2 伺服电机的工作原理 伺服电机内部的转子是永磁铁, 驱动 器控制的 U/V/W 三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动, 同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目 标值进行比较, 调整转子转动的角度. 伺服电机的精度决定于编码器 的精度 (线数 ) .

2 步进电机和伺服电机的区别 2.1 控制的方式不同 步进电机是通过控制脉冲的个数控制转 动角度的, 一个脉冲对应一个步距角. 伺服电机是通过控制脉冲时间 的长短控制转动角度的. 2.2 所需的工作设备和工作流程不同 步进电机所需的供电电 源 (所需电压由驱动器参数给出 ) , 一个脉冲发生器 (现在多半是用板 块),一个步进电机, 一个驱动器 (驱动器设定步距角角度, 如设定步 距角为 0.45°, 这时, 给一个脉冲, 电机走 0.45° ) ;

其工作流程为步 进电机工作一般需要两个脉冲: 信号脉冲和方向脉冲. 伺服电机所需 的供电电源是一个开关 (继电器开关或继电器板卡 ) , 一个伺服电机;

其工作流程就是一个电源连接开关, 再连接伺服电机. 2.3 低频特性不同 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. 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. 交流伺服系统具有共振抑制功能, 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. 2.4 矩频特性不同 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~ 600r/min.交流伺服电机为恒力矩输出,即在其额定转速(一般为

2000 或3000 r/min) 以内, 都能输出额定转矩, 在额定转速以上为 恒功率输出. 2.5 过载能力不同 步进电机一般不具有过载能力.交流伺服电 机具有较强的过载能力.以松下交流伺服系统为例, 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