步进电机和伺服电机的性能差异源自他们不同的电机设计方案。步进电机的极数比伺服电机多得多,因此步进电机旋转一整圈,所需的绕组电流交换次数要多得多,从而导致在速度增加的情况下,其转矩迅速下降。如电机常常堵转致使的高温升,电机被包裹在导热不良塑料件中致使的热堆集,在篼温或酷寒气候条件下运用轿车等。另外,如果达到了大转矩,步进电机可能会失去速度同步化功能。出于这些原因,在大部分高速应用中,伺服电机都是方案。与此相反,步进电机较多的极数在低速状态下具有优势,因为此时步进电机与同等尺寸的伺服电机相比具有转矩优势。
开环步进电机转速,在扭矩公式可以看出,电机转速越高,扭矩就越低。如用户采用普通的plc来控制步进驱动,普通plc输出脉冲频率才20KHZ(20000HZ)。要提高电机转速,同时保持较大有效扭矩,则需提高电机的运行功率来提高扭矩,而开环驱动器是以电流恒定控制,这样,需提高运行功率,则只有加大驱动电压来达到电机运行时功率,从而使电机提高相应转速,保持扭矩。
5.实际应用中:
1.反馈信号:通常会用2个光电开关来检测电机轴上的光栅,这样光电开关得到的是两个周期和占空比一致,但有先后的脉冲,可根据脉冲的先后来监测转动方向,根据周期来监测实际转速。
2.双保险以解决单一故障问题:一般会采用双CPU,1号监测光电 开关信号即实际的转动情况,以及对2号的电源开关,2号控制Motor Driver,1号 2号通过串口通信,如此避免出现单一故障问题。
假设:需要减速器的总的输出转矩是T1,输出的转速是N1,减速比是5:1,步进电机的步进角度是A,那么电机的转速是:5*(N1),那么电机的输出转矩应该是(T1)/5,电机的工作频率应该是
5*(N1)*360/A,所以你应该看矩频特性曲线:坐标点[(T1)/5,5*(N1)*360/A]是不是在频特性曲线(启动矩频曲线)的下面。与此同时,驱动器输出的报警信号具有与伺服电机系统同样的可靠性。如果在矩频曲线的下面,你可以选择这个电机。如果是在矩频曲线上面,则,你不能选择这个电机,因为会失步,或者根本就不能转动。
步进电机主要应用于中低速领域,其输出的力矩会随着电机转速的提高而迅速减少,在应用时一定要注意在全速度段,电机的输出的力矩都可以满足应用的要求。我们可以选择闭环电机扭矩会偏大些。
应用解析:
1、步进电机闭环的转矩随着转速的增加而降低,即具备低转速高扭力的特点,适合的转速为500左右。而伺服电机是恒扭矩,但更适合2000转或更高。
2、步进电机的控制精度要比伺服电机低大约10倍。
3、伺服电机的过载能力约为步进电机的3倍。
4、步进电机的平稳性较差,特别是在低速时噪声更明显,而伺服电机运行一直是低噪音、平稳的。
5、伺服电机的价格约为步进电机的3倍。
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