步進電機能替代高成本的伺服電機嗎?
根據傳統(tong)的(de)(de)觀(guan)念,在需(xu)要速(su)度(du)(du)(du)超過(guo)800RPM以及需(xu)要高動(dong)態(tai)響應(ying)的(de)(de)應(ying)用中,伺服控制系統(tong)性能(neng)更(geng)為出色。步進電機則更(geng)適合用于速(su)度(du)(du)(du)較(jiao)(jiao)低、低到中等(deng)加(jia)速(su)度(du)(du)(du)、需(xu)要較(jiao)(jiao)高保持轉(zhuan)矩的(de)(de)應(ying)用。
1、結構
步(bu)進(jin)電機(ji)(ji)采用步(bu)進(jin)方式轉動,利用磁(ci)線(xian)圈逐(zhu)步(bu)拉動一(yi)個(ge)磁(ci)體,使其從一(yi)個(ge)位(wei)(wei)置到達下一(yi)個(ge)位(wei)(wei)置。要使電機(ji)(ji)在(zai)任何方向移動100個(ge)位(wei)(wei)置,電路都(dou)需要對(dui)電機(ji)(ji)進(jin)行100次步(bu)進(jin)操作(zuo)。步(bu)進(jin)電機(ji)(ji)利用脈沖實現遞增運動,可(ke)以在(zai)不使用任何反(fan)饋傳感器的(de)情況(kuang)下實現精確定位(wei)(wei)。
伺(si)服電機(ji)的(de)(de)運動(dong)方(fang)法是不同的(de)(de)。它在磁(ci)轉(zhuan)子上連(lian)接一(yi)個位(wei)(wei)置傳感器(qi)(qi)–即編(bian)碼器(qi)(qi)–會持續檢測電機(ji)的(de)(de)準(zhun)確位(wei)(wei)置。伺(si)服會監(jian)控電機(ji)實際位(wei)(wei)置和(he)指(zhi)令位(wei)(wei)置之間(jian)的(de)(de)差異,并對電流進行相應(ying)的(de)(de)調整。這種閉環系統可以使(shi)電機(ji)保持在正(zheng)確的(de)(de)運動(dong)狀態(tai)。
2、簡便性和成(cheng)本
步進電機(ji)不僅(jin)比(bi)伺(si)服(fu)電機(ji)成本低,而且調試和維護都更加(jia)簡單。步進電機(ji)在靜止狀態(tai)是穩定的(de),并能保(bao)持(chi)位置(即使是采用動態(tai)負(fu)載)。不過,如果某(mou)些應用場合有更高的(de)性能要求,則必須采用更昂貴、更復(fu)雜(za)的(de)伺(si)服(fu)電機(ji)。
3、定(ding)位
在需(xu)要隨時了(le)解(jie)機器(qi)(qi)準(zhun)確位(wei)(wei)置的應用(yong)中,步進(jin)(jin)電(dian)機和伺服(fu)電(dian)機有(you)重要差別。在通過(guo)步進(jin)(jin)電(dian)機控制的開環運動應用(yong)中,控制系統認為電(dian)機始(shi)終處于(yu)正確的運動狀態。不過(guo),在遇到問題以后,比(bi)如因為部件卡(ka)住而(er)導致電(dian)機失(shi)速,控制器(qi)(qi)就無法了(le)解(jie)機器(qi)(qi)的實(shi)際位(wei)(wei)置,從而(er)導致失(shi)位(wei)(wei)。伺服(fu)電(dian)機本(ben)身的閉環系統具有(you)一個(ge)優(you)勢:如果其被一個(ge)物體卡(ka)住,會立刻檢測到。機器(qi)(qi)會停止操作,始(shi)終不會失(shi)位(wei)(wei)。
4、速度和轉矩(ju)
步(bu)進電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)和伺服電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)的(de)性能(neng)差(cha)異源自他們不同(tong)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)設計方(fang)案(an)。步(bu)進電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)的(de)極數(shu)比伺服電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)多(duo)得多(duo),因此步(bu)進電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)旋轉一整圈,所需的(de)繞組電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流交(jiao)換次(ci)數(shu)要多(duo)得多(duo),從而導(dao)致在速(su)度增加的(de)情況下,其轉矩迅速(su)下降。另外,如(ru)果達到了最大轉矩,步(bu)進電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)可能(neng)會失去速(su)度同(tong)步(bu)化(hua)功能(neng)。出于這些(xie)原因,在大部分高速(su)應用中,伺服電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)都是首選方(fang)案(an)。與(yu)此相(xiang)反,步(bu)進電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)較多(duo)的(de)極數(shu)在低速(su)狀態下具有優勢(shi),因為此時步(bu)進電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)與(yu)同(tong)等尺寸的(de)伺服電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)相(xiang)比具有轉矩優勢(shi)。
5、熱和能耗
開環步進電(dian)機(ji)采用固(gu)定電(dian)流,并會(hui)散發大量熱量。閉環控制(zhi)只提供速度環路(lu)所需的電(dian)流,因此(ci)避(bi)免了電(dian)機(ji)發熱問題。