随着电子技术的发展,在很多电气设备中都采用全数字控制系统,在这些控制系统中,大多采用步进电动机或交流同步伺服电动机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上基本相似,但由于两种电动机的性能不完全相同,所以在应用场合上存在着较大的区别。
1.低速运转性能不同
步进电动机在低速运转时存在振动和噪声的现象,振动频率与电压负载和驱动器性能有关,这种低频振动现象严重地影响机器的正常运转。为了克服低速运转产生的振动和噪声,一般在电动机上加阻尼器或在驱动器上采用细分技术等。
交流同步伺服电动机运转非常平稳,即使在低速时也不会出现振动和噪声。同时,交流伺服系统具有共振抑制功能,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。所以,即使存在机械刚性不足,也不会产生共振现象。
2.力矩特性不同
步进电动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在300~600r/min之间。
交流同步伺服电动机的输出为恒力矩,即在额定转速(2000r/min或3000r/min)以内,都能输出额定转矩,在额定转速以上时为恒功率输出。
3.控制方式不同
步进电动机采用开环控制,若起动频率过高或运转时负载过大都有可能出现失步或堵转现象,若停止时转速过高会出现过冲现象。(www.daowen.com)
交流同步伺服电动机的伺服驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电动机编码器反馈信号进行采样,在其内部构成位置环和速度环,控制性能可靠,在起动和停止时,不会出现失步、堵转或过冲现象。
4.过载能力不同
步进电动机一般没有过载能力,所以在选型时,往往需要选取较大转矩的电动机,而在正常负载时又不需要那么大的转矩,便出现了转矩浪费现象。
交流同步伺服电动机具有较强的过载能力,一般电动机的最大转矩为额定转矩的3倍,甚至更大,可用于克服惯性负载在起动瞬间的惯性力矩。
5.加速性能不同
步进电动机加速响应慢,一般从静止加速到额定转速(一般为每分钟几百转)需要300ms,不适应快速控制场合使用。
交流同步伺服电动机加速响应快,一般从静止加速到额定转速(3000r/min)只需几毫秒,适用于要求快速起停的控制场合。
从以上五个方面看,交流同步伺服电动机在性能上都优于步进电动机。但步进电动机结构简单,制造成本低,所以在控制系统的设计过程中应对控制要求、成本等因素进行综合考虑,选取适当的控制电动机。
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