步進電機能替代高成本的伺服電機嗎?
根據傳統的觀(guan)念,在需要速(su)度超過800RPM以及需要高動(dong)態響(xiang)應的應用中,伺服控制系統性(xing)能(neng)更為(wei)出色。步進電機則更適合(he)用于速(su)度較低、低到(dao)中等(deng)加速(su)度、需要較高保持(chi)轉矩的應用。
1、結構
步(bu)進電(dian)機采用步(bu)進方式轉動(dong),利用磁線圈逐步(bu)拉(la)動(dong)一個磁體,使其(qi)從一個位(wei)置(zhi)到達下(xia)一個位(wei)置(zhi)。要使電(dian)機在任(ren)何方向移動(dong)100個位(wei)置(zhi),電(dian)路(lu)都需要對電(dian)機進行100次步(bu)進操作。步(bu)進電(dian)機利用脈沖實現(xian)遞增運動(dong),可以在不使用任(ren)何反饋傳感(gan)器(qi)的情況下(xia)實現(xian)精確定位(wei)。
伺服電(dian)(dian)機的(de)運(yun)動方法是不同的(de)。它在磁轉子上連接一個(ge)位(wei)置(zhi)傳(chuan)感器–即編(bian)碼器–會(hui)持續(xu)檢測電(dian)(dian)機的(de)準確(que)位(wei)置(zhi)。伺服會(hui)監(jian)控電(dian)(dian)機實(shi)際位(wei)置(zhi)和指令位(wei)置(zhi)之間的(de)差異,并對電(dian)(dian)流進(jin)行相應的(de)調整。這種閉環(huan)系統(tong)可以(yi)使(shi)電(dian)(dian)機保持在正確(que)的(de)運(yun)動狀(zhuang)態。
2、簡(jian)便性(xing)和成本(ben)
步進電機不僅(jin)比伺服電機成本低,而且調試和維護(hu)都更加(jia)簡單。步進電機在靜止(zhi)狀態(tai)是穩(wen)定的,并能保持(chi)位置(即使(shi)是采用(yong)動(dong)態(tai)負載)。不過,如(ru)果某些應用(yong)場(chang)合有更高的性能要求,則(ze)必須采用(yong)更昂貴、更復雜的伺服電機。
3、定位
在需要隨時(shi)了解機(ji)器(qi)準(zhun)確位(wei)(wei)置的應用中,步進電(dian)機(ji)和伺(si)服(fu)(fu)電(dian)機(ji)有重要差(cha)別。在通過步進電(dian)機(ji)控(kong)制的開環(huan)(huan)運動(dong)應用中,控(kong)制系統(tong)(tong)認為電(dian)機(ji)始(shi)(shi)終處于正確的運動(dong)狀態。不過,在遇到(dao)問題以后,比(bi)如(ru)因為部件卡住(zhu)而(er)導(dao)致電(dian)機(ji)失速,控(kong)制器(qi)就無(wu)法了解機(ji)器(qi)的實際位(wei)(wei)置,從而(er)導(dao)致失位(wei)(wei)。伺(si)服(fu)(fu)電(dian)機(ji)本身的閉(bi)環(huan)(huan)系統(tong)(tong)具(ju)有一(yi)個優勢:如(ru)果(guo)其被一(yi)個物(wu)體(ti)卡住(zhu),會立(li)刻檢測到(dao)。機(ji)器(qi)會停止操作,始(shi)(shi)終不會失位(wei)(wei)。
4、速(su)度(du)和轉矩
步進(jin)(jin)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)和伺服電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)的(de)性能差異源自他們不同(tong)(tong)的(de)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)設計方(fang)(fang)案。步進(jin)(jin)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)的(de)極數(shu)比伺服電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)多(duo)得多(duo),因(yin)此(ci)(ci)步進(jin)(jin)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)旋轉(zhuan)(zhuan)一整圈,所需(xu)的(de)繞組電(dian)(dian)(dian)流交換(huan)次數(shu)要多(duo)得多(duo),從(cong)而(er)導致在速度增加(jia)的(de)情況下,其(qi)轉(zhuan)(zhuan)矩迅速下降。另外,如果(guo)達到了最大(da)轉(zhuan)(zhuan)矩,步進(jin)(jin)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)可能會失去(qu)速度同(tong)(tong)步化功能。出于這些原因(yin),在大(da)部(bu)分高(gao)速應用中,伺服電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)都(dou)是首選(xuan)方(fang)(fang)案。與此(ci)(ci)相(xiang)反,步進(jin)(jin)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)較多(duo)的(de)極數(shu)在低(di)速狀(zhuang)態下具(ju)有(you)(you)優(you)勢(shi),因(yin)為此(ci)(ci)時步進(jin)(jin)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)與同(tong)(tong)等(deng)尺寸的(de)伺服電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)相(xiang)比具(ju)有(you)(you)轉(zhuan)(zhuan)矩優(you)勢(shi)。
5、熱和能(neng)耗
開(kai)環步進電機(ji)采用固定電流(liu)(liu),并會散(san)發大量熱量。閉環控制(zhi)只提供速度環路所(suo)需的電流(liu)(liu),因此避免了電機(ji)發熱問題。