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景新通仪器分享电子拉力机选伺服电机还是步进电机的区别

日期:2022-01-25 09:38
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摘要:伺服电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定。控制复杂,容易实现智能化,其电子换相方式灵活,可以方波换相或正弦波换相。电机免维护,效率很高,运行温度低,电磁辐射很小,长寿命,可用于各种环境。



景新通仪器分享电子拉力机选伺服电机还是步进电机的区别


现在好多企业都选用拉力机的运用不可谓不广泛,对于各种金属、非金属拉伸试验,它可是非常老手。电子拉力机是通过电机的转动来控制横梁上夹具的上升、下降及停止,由此可以看出电机的重要性。

 


目前,市场上主流的电机种类有两种:一个是伺服电机、另一个是步进电机。那么在作为电子拉力机的动力系统是采用伺服电机好还是步进电机呢?在回答这个问题之前我们先来了解了解这两款类型电机的基本知识:
 
伺服电机伺服电机是特指可以**受控的电机(指转速、转角、行程可控等等),包括直流伺服电机、交流伺服电机、步进电机,但不严格时则多数指交/直流伺服电机。在自动控制系统中,用作执行元件,把收到的电信号转换成电机轴上的角位移或角速度输出。伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)也就是说伺服电机本身具备发出脉冲的功能,它每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样伺服驱动器和伺服电机编码器的脉冲形成了呼应,所以它是闭环控制,而步进电机正好相反是开环控制。
 
伺服电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定。控制复杂,容易实现智能化,其电子换相方式灵活,可以方波换相或正弦波换相。电机免维护,效率很高,运行温度低,电磁辐射很小,长寿命,可用于各种环境。
 
步进电机是一种感应电机,步进电机需要使用的步进电机驱动器驱动,驱动器由脉冲发生控制单元、功率驱动单元、保护单元等组成。功率驱动单元将脉冲发生控制单元生成的脉冲放大,与步进电机直接耦合,属于步进电机与微控制器的功率接口。是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件,在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲个数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机安设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的,同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到高速运转的目的。
 
虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能像普通的直流电机,交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。步进电机*大的缺点是转矩比较小、功率比较小(*大也只是在KW级别),转动的平顺性也不算好,一般用于小型机电系统。
 

交流伺服驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样,内部构成位置环和速度环,一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象,控制性能更为可靠。伺服电机是闭环系统,伺服驱动器可以自动修正丢失的脉冲,在堵转时也可以及时给控制器反馈,而步进电机是开环系统,必须通过足够的力矩余量来避免堵转。


1.控制精度不同
两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、1.8°,五相混合式步进电机步距角一般为0.72°、0.36°。也有一些高性能的步进电机步距角更小。如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机,其步距角为0.09°;德国百格拉公司(BERGERLAHR)生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°,兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。
交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全数字式交流伺服电机为例,对于带标准2500线编码器的电机而言,由于驱动器内部采用了四倍频技术,其脉冲当量为360°/10000=0.036°。对于带17位编码器的电机而言,驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈,即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。
2.低频特性不同
步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关,一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时,一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象,比如在电机上加阻尼器,或驱动器上采用细分技术等。


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