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 對比分析
所謂步進(jìn)電機(jī)就是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(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)動器接收到一個脈沖信號,它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度,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^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量,從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的;同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度,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,可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制,并能快速反應(yīng),在自動控制系統(tǒng)中,用作執(zhí)行元件,且具有機(jī)電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性,可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機(jī)兩大類,其主要特點(diǎn)是,當(dāng)信號電壓為零時無自轉(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)會更好呢?其實(shí)所有的設(shè)備設(shè)計(jì)生產(chǎn)中,都會根據(jù)控制系統(tǒng)及zui終設(shè)備運(yùn)行需要達(dá)到的目標(biāo)值來確定到底是使用哪種電機(jī)會更好,而不是僅僅從配套電機(jī)的價格來確定好壞,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,再來應(yīng)對試驗(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,將直流電變成分時供電的,多相時序控制電流,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)動器就是為步進(jìn)電機(jī)分時供電的,多相時序控制器。伺服電機(jī)主要靠脈沖來定位,基本上可以這樣理解,伺服電機(jī)接收到1個脈沖,就會旋轉(zhuǎn)1個脈沖對應(yīng)的角度,從而實(shí)現(xiàn)位移,因?yàn)?,伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能,所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個角度,都會發(fā)出對應(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,系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī),同時又收了多少脈沖回來,這樣,就能夠很的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動,從而實(shí)現(xiàn)的定位,可以達(dá)到0.001mm。直流伺服電機(jī)又分為有刷和無刷電機(jī)。有刷電機(jī)成本低,結(jié)構(gòu)簡單,啟動轉(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,對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合;無刷電機(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,長壽命,可用于各種環(huán)境;交流伺服電機(jī)也是無刷電機(jī),分為同步和異步電機(jī),目前運(yùn)動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)來看在環(huán)境類老化試驗(yàn)設(shè)備中,對于試驗(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)行時會出現(xiàn)低頻振動現(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),即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。
二、矩頻特性
步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩會隨轉(zhuǎn)速升高而下降,且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降,步進(jìn)電機(jī)在高速時力矩會很小
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)的控制為開環(huán)控制,啟動頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象,所以為保證其控制精度,選型時電機(jī)出力要有充分余量,應(yīng)處理好起、降速問題。
伺服電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制,驅(qū)動器可直接對電機(jī)編碼器反饋信號進(jìn)行采樣,電機(jī)和驅(qū)動器內(nèi)部構(gòu)成閉環(huán)控制,在其額定力矩內(nèi)不會出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步情況,出現(xiàn)過沖情況能補(bǔ)回來,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)一個脈沖走一個角度,發(fā)脈信號電機(jī)就會走不會有延時,而伺服電機(jī)為閉環(huán)控制,發(fā)完脈沖和編碼返回對比處理,如有過沖在轉(zhuǎn)回去,有一定延時,蹤蹤特性差于步進(jìn)電機(jī)。例如:用雕刻機(jī)畫一個圓形,伺服電機(jī)沒步進(jìn)電機(jī)畫的好。在頻繁正反轉(zhuǎn)跟蹤特性要求較高的場合必需使用步進(jìn)電機(jī)。
二、操作設(shè)置
步機(jī)電機(jī)驅(qū)動設(shè)置簡單,只需將電流,細(xì)分設(shè)好就可以,伺服驅(qū)動器有上百個參數(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,zui終我們再來確定*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終才會被客戶認(rèn)同,才會被市場認(rèn)同。所以真正的優(yōu)勢環(huán)境類模擬老化試驗(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。
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