閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)的區(qū)別以及閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)的使用場(chǎng)景
2019-09-27
傳統(tǒng)閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)的基本區(qū)別在于電機(jī)類(lèi)型及其控制方式。閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)通常使用50到100極無(wú)刷電機(jī),而典型的伺服電機(jī)只有4到12極。極點(diǎn)是電機(jī)的一個(gè)區(qū)域,其中北極或南極磁極是由永磁體磁鐵或通過(guò)繞組的線圈通過(guò)電流產(chǎn)生的。
傳統(tǒng)閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)的基本區(qū)別在于電機(jī)類(lèi)型及其控制方式。閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)通常使用50到100極無(wú)刷電機(jī),而典型的伺服電機(jī)只有4到12極。極點(diǎn)是電機(jī)的一個(gè)區(qū)域,其中北極或南極磁極是由永磁體磁鐵或通過(guò)繞組的線圈通過(guò)電流產(chǎn)生的。
閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)不需要編碼器,因?yàn)樗鼈兛梢栽诙鄠€(gè)極點(diǎn)之間精確地移動(dòng),而極少數(shù)的伺服電機(jī)則需要一個(gè)編碼器來(lái)跟蹤它們的位置。當(dāng)伺服單元讀取電機(jī)編碼器與指令位置[閉環(huán)]之間的差值,并調(diào)整移動(dòng)所需的電流時(shí),閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)僅使用脈沖[開(kāi)環(huán)]遞增地移動(dòng)。
閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)之間的一些性能差異是各自電機(jī)設(shè)計(jì)的結(jié)果。閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)比伺服電機(jī)有更多的極點(diǎn)。閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈需要比伺服電機(jī)更多的電流通過(guò)繞組。與伺服相比,閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)速降低。使用更高的驅(qū)動(dòng)總線電壓通過(guò)減小繞組的電氣時(shí)間常數(shù)來(lái)降低這種影響。相反地?,高極數(shù)在較低速度下具有有益效果,使得閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)相對(duì)于相同尺寸的伺服電機(jī)具有扭矩優(yōu)勢(shì)。
另一個(gè)區(qū)別是每種電機(jī)類(lèi)型的控制方式。傳統(tǒng)的閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)在開(kāi)環(huán)恒流模式下工作。這是節(jié)約成本,因?yàn)榇蠖鄶?shù)定位應(yīng)用都不需要編碼器。但是,以恒定電流模式運(yùn)行的閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)會(huì)在電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器中產(chǎn)生大量的熱量,這是一些應(yīng)用的考慮因素。伺服控制僅通過(guò)提供移動(dòng)或保持負(fù)載所需的電機(jī)電流來(lái)解決此問(wèn)題。它也可以提供一個(gè)峰值轉(zhuǎn)矩,比加速時(shí)的zui大連續(xù)電機(jī)轉(zhuǎn)矩高幾倍。然而,閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)也可以通過(guò)增加一個(gè)編碼器在全伺服閉環(huán)模式下進(jìn)行控制。
與舵機(jī)相比,分檔器更容易調(diào)試和維護(hù)。它們更便宜,特別是在小型電機(jī)應(yīng)用中。如果在設(shè)計(jì)限制范圍內(nèi)操作,它們不會(huì)丟失步驟或需要編碼器。閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)下保持穩(wěn)定,并保持其位置沒(méi)有任何波動(dòng),特別是在動(dòng)態(tài)載荷下。
伺服系統(tǒng)在要求速度大于2,000轉(zhuǎn)/分鐘的高速應(yīng)用中要求極高,而且在高速下要求高轉(zhuǎn)矩或要求高動(dòng)態(tài)響應(yīng)。在低于2000RPM的轉(zhuǎn)速下以及低到中等的加速度和高保持轉(zhuǎn)矩下,步進(jìn)的性能非常出色。
雕刻機(jī)用伺服好還是步進(jìn)好?雕刻機(jī)都會(huì)需要用到電機(jī)。電機(jī)也被我們就叫做“馬達(dá)”。所謂的電機(jī)是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。通俗的說(shuō)雕刻機(jī)電機(jī)為設(shè)備提供能量。雕刻機(jī)電機(jī)就有伺服電機(jī)和閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)之分。這里說(shuō)的伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)。閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)是指將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)件。
清楚了雕刻機(jī)兩種電機(jī)的定義,我們說(shuō)說(shuō)雕刻機(jī)伺服和步進(jìn)的區(qū)別:
1、控制方式不同:雕刻機(jī)伺服電機(jī)具有編碼器,是閉環(huán)控制驅(qū)動(dòng)的;雕刻機(jī)閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)是開(kāi)環(huán)控制驅(qū)動(dòng)的。
2、控制精度區(qū)別。雕刻機(jī)伺服電機(jī)精度由自帶的編碼器所決定,如果編碼器刻度值越多精度就越多。雕刻機(jī)閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)精度由電機(jī)的相數(shù)和拍數(shù)所決定,如果相數(shù)、拍數(shù)越高,那么精度就越高。
3、低頻特性。雕刻機(jī)伺服電機(jī)運(yùn)行還是比較平穩(wěn)的,就算是在低速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下也不會(huì)出現(xiàn)電機(jī)振動(dòng)現(xiàn)象,而閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)就會(huì)出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。面對(duì)閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)這種現(xiàn)象,我們一般會(huì)此采用阻尼技術(shù)或調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器細(xì)分來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。
4、矩頻特性不同。具體的說(shuō),就是閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)輸出力矩會(huì)根據(jù)轉(zhuǎn)速升高而下降。雕刻機(jī)伺服電機(jī)是恒定力矩輸出的,因此不會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)速高低改變力度。
5、過(guò)載能力的區(qū)別。伺服電機(jī)具備很強(qiáng)的過(guò)載能力,編碼器可以根據(jù)輸出自動(dòng)調(diào)焦,預(yù)防因?yàn)檫^(guò)載而使得電機(jī)損壞。雕刻機(jī)閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)就具備過(guò)載性能了。如果一旦超出特點(diǎn)范圍,那么就很容易導(dǎo)致閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)的損壞。
6、運(yùn)行性能的區(qū)別。上面說(shuō)過(guò)了,雕刻機(jī)閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)是屬于開(kāi)環(huán)控制的,如果啟動(dòng)頻率過(guò)高或者負(fù)載過(guò)大,那么就會(huì)出現(xiàn)丟步、不轉(zhuǎn)甚至燒毀的嚴(yán)重后果。雕刻機(jī)的伺服電機(jī)則是屬于閉環(huán)控制的,不會(huì)出現(xiàn)上述的現(xiàn)象,因此控制性能更加可靠。
7、速度響應(yīng)的區(qū)別。伺服電機(jī)的加速只需要短短幾秒,因此經(jīng)常用于要求快速啟停的場(chǎng)合中。閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)的加速需要上百毫秒,需要響應(yīng)的時(shí)間更長(zhǎng)些。
從上面的介紹中,我們不難看出,伺服電機(jī)的優(yōu)勢(shì)要比閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)多。伺服電機(jī)一般適用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合,例如適合3000~5000轉(zhuǎn)/min的場(chǎng)合,閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)適合500~600轉(zhuǎn)/min的場(chǎng)合。伺服電機(jī)的使用、維護(hù)等都比閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)麻煩的多。雕刻機(jī)用伺服好還是步進(jìn)好,需要看適用的場(chǎng)合。
電腦絎縫機(jī)在家紡生產(chǎn)中是一個(gè)很普遍的設(shè)備,用電腦絎縫機(jī)來(lái)進(jìn)行家紡產(chǎn)品的生產(chǎn)顯著的提升了生產(chǎn)效率,提高了生產(chǎn)質(zhì)量,減少了生產(chǎn)成本。電機(jī)是電腦絎縫機(jī)中的驅(qū)動(dòng)神經(jīng),伺服電機(jī)跟閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)都有哪些區(qū)別呢?
裝配伺服電機(jī)的電腦絎縫機(jī)有哪些優(yōu)點(diǎn)?伺服電動(dòng)機(jī)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)相比,有6個(gè)顯著特點(diǎn):
1、精度:實(shí)現(xiàn)了位置,速度和力矩的閉環(huán)控制;克服了閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)失步的問(wèn)題;
2、適應(yīng)性:抗過(guò)載能力強(qiáng),能承受三倍于額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載,對(duì)有瞬間負(fù)載波動(dòng)和要求快速起動(dòng)的場(chǎng)合特別適用;
3、穩(wěn)定:低速運(yùn)行平穩(wěn),低速運(yùn)行時(shí)不會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似于閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)運(yùn)行現(xiàn)象。適用于有高速響應(yīng)要求的場(chǎng)合;
我們?cè)谶x擇裝配伺服電機(jī)的電腦絎縫機(jī)的時(shí)候,首先要看準(zhǔn)價(jià)格,價(jià)格過(guò)低可能只是一個(gè)吸引消費(fèi)者眼球的陷阱,當(dāng)你真正去選購(gòu)的時(shí)候可能就只是告訴你低價(jià)的絎縫機(jī)是標(biāo)配,你購(gòu)買(mǎi)跟自己需求相符合的絎縫機(jī)就必須加錢(qián)。
步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器:是一種能使閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的功率放大器,能把控制器發(fā)來(lái)的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)的角位移,電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比,所以控制脈沖頻率可以精確調(diào)速,控制脈沖數(shù)就可以精確定位。
1.恒流驅(qū)動(dòng)恒流控制的基本思想是通過(guò)控制主電路中MOSFET的導(dǎo)通時(shí)間,即調(diào)節(jié)MOSFET觸發(fā)信號(hào)的脈沖寬度,來(lái)達(dá)到控制輸出驅(qū)動(dòng)電壓進(jìn)而控制電機(jī)繞組電流的目的。
2.微步驅(qū)動(dòng)微步驅(qū)動(dòng)技術(shù)是一種電流波形控制技術(shù)。其基本思想是控制每相繞組電流的波形,使其階梯上升或下降,即在0和zui大值之間給出多個(gè)穩(wěn)定的中間狀態(tài),定子磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中也就有了多個(gè)穩(wěn)定的中間狀態(tài),對(duì)應(yīng)于電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的步數(shù)增多、步距角減小。采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)可以大大提高閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)的步矩分辨率,減小轉(zhuǎn)矩波動(dòng),避免低頻共振及降低運(yùn)行噪聲
步距角:控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號(hào),電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。電機(jī)固有步距角所用驅(qū)動(dòng)器類(lèi)型及工作狀態(tài)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的真正步距角0.9°/1.8°驅(qū)動(dòng)器工作在半步狀態(tài)0.9°0.9°/1.8°驅(qū)動(dòng)器工作在5細(xì)分狀
0.36°0.9°/1.8°驅(qū)動(dòng)器工作在10細(xì)分狀態(tài)0.18°0.9°/1.8°驅(qū)動(dòng)器工作在20細(xì)分狀態(tài)0.09°0.9°/1.8°驅(qū)動(dòng)器工作在40細(xì)分狀態(tài)0.045°實(shí)用公式:轉(zhuǎn)速(r/s)=脈沖頻率/(電機(jī)每轉(zhuǎn)整步數(shù)*細(xì)分?jǐn)?shù))
3.電壓和電流與轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的關(guān)系①閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)一定時(shí),供給驅(qū)動(dòng)器的電壓值對(duì)電機(jī)性能影響大,電壓越高,閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)能產(chǎn)生的力矩越大,越有利于需要高速應(yīng)用的場(chǎng)合,但電機(jī)的發(fā)熱隨著電壓、電流的增加而加大,所以要注意電機(jī)的溫度不能超過(guò)zui大限值。②一個(gè)可供參考的經(jīng)驗(yàn)值:閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸入電壓一般設(shè)定在閉環(huán)高速步進(jìn)電機(jī)額定電壓的3~25倍。建議:57機(jī)座電機(jī)采用直流24V-48V,86機(jī)座電機(jī)采用直流36-70V,110機(jī)座電機(jī)采用高于直流80V。③對(duì)變壓器降壓,然后整流、濾波得到的直流電源,其濾波電容的容量可按以下工程經(jīng)驗(yàn)公式選?。篊=(8000XI)/V(uF)I為繞組電流(A);V為直流電源電壓(V)