数据驱动干货揭秘伺服电机与步进电机的区别

数据驱动干货:解析伺服电机与步进电机的核心差异

导语:

步进电机在低速运转时经常会遇到低频振动的问题,这种现象与负载情况和驱动器性能密切相关,通常认为振动频率是空载起跳频率的一半。这种由工作原理决定的低频振动对机械正常运转造成严重影响。相比之下,交流伺服电机在任何速度下都能保持平稳运行,不会出现振动问题。

低频特性对比

步进电机在较低速度下容易产生振动,而这正是其工作原理所固有的特点。在努力克服这些振荡时,可以通过阻尼技术来改善,如增加阻尼器或使用细分技术。相反,交流伺服系统具有共振抑制功能,可以覆盖机械刚性的不足,并且内部带有能够检测机械共振点的频率解析能力(FFT),便于调整系统。

矩頻特性比较

步进电机会随着转速升高而输出力矩减少,而且当达到较高转速时,其力矩急剧下降,因此其最高工作转速通常限制在300~600RPM之间。而交流伺服电机提供恒力矩输出,即在其额定转速范围内(大约为2000RPM或3000RPM)都能提供额定力矩,并且超过该范围后进入恒功率模式。

过载能力对比

步进电机会缺乏过载保护能力。在考虑到避免惯性力矩损耗的情况下,对于许多应用来说,它们往往选择了更大的、虽然不总是在所有时间都是必要的,但却要付出额外成本和体积的扭矩值。

运行性能分析

由于步进控制采用开环控制,当启动时可能会遇到过高启动频率或过大负荷导致丢失同步或者堵车的问题;停止过程中,由于过快减速可能导致高速冲击,所以需要特别处理升、降速度问题。而闭环控制的交流伺服系统则不会发生丢失同步或冲击问题,因为它们可以直接从编码器获得反馈信号并进行采样,以构建位置环和速度环,从而提高了控制精度和可靠性。

速度响应性能比较

从静止加速至工作状态(一般为每分钟几百次)的时间对于步进传感器来说通常需要200~400毫秒,而交流伺服系统则具有更快的加速性能。这表明,在许多方面,包括但不限于上述关键区别,交流伺服系统优越于传统类型中的旋钮踏片式微调执行机构。但是,在一些要求并不严格的情形中,也仍然使用这些简单有效而又经济实惠的小型旋钮踏片式微调执行机构。因此,在设计一个新的控制系统时,要综合考量各种需求、成本等多个因素来选择最合适的执行设备。

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