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        直線模組如何選擇電機,步進電機和伺服電機的優缺點

        時間:2018-12-27 08:50 來源:深華亞 作者:直線模組

          直線模組是一種自動化直線傳動設備,但它本身是不會驅動力的,需要額外的驅動設備進行驅動,來實現整個直線模組的運轉,電機作為直線模組的主要驅動設備,主要分為步進電機和伺服電機兩種,在選擇電機時,要綜合考慮直線模組的種類、要求精度、負載和速度等因素,以選擇到適合的電機。

          那么,步進電機和伺服電機該選擇哪一種呢,選擇時該如何判斷呢?

          一、步進電機直線模組優點

          1.電機旋轉的角度正比于脈沖數; 

          2.電機停轉的時候具有最大的轉矩(當繞組激磁時); 

          3.由于每步的精度在百分之三到百分之五,而且不會將一步的誤差積累到下一步因而有較好的位置精度和運動的重復性;

          4.優秀的起停和反轉響應; 

          5.由于沒有電刷,可靠性較高,因此電機的壽命僅僅取決于軸承的壽命;

          6.電機的響應僅由數字輸入脈沖確定,因而可以采用開環控制,這使得電機的結構可以比較簡單而且控制成本;

          7.僅僅將負載直接連接到電機的轉軸上也可以極低速的同步旋轉。

          8.由于速度正比于脈沖頻率,因而有比較寬的轉速范圍。

          二、步進電機直線模組缺陷

          1.如果控制不當容易產生共振; 

          2.難以運轉到較高的轉速。 

          3.難以獲得較大的轉矩 

          4.在體積重量方面沒有優勢,能源利用率低。 

          5.超過負載時會破壞同步,高速工作時會發出振動和噪聲。

          三、伺服電機直線模組優點

          1、精度:實現了位置,速度和力矩的閉環控制;克服了步進電機失步的問題;

          2、轉速:高速性能好,一般額定轉速能達到2000~3000轉;

          3、適應性:抗過載能力強,能承受三倍于額定轉矩的負載,對有瞬間負載波動和要求快速起動的場合特別適用;

          4、穩定:低速運行平穩,低速運行時不會產生類似于步進電機的步進運行現象。適用于有高速響應要求的場合;

          5、及時性:電機加減速的動態相應時間短,一般在幾十毫秒之內;

          6、舒適性:發熱和噪音明顯降低。

          四、直線模組使用步進電機與伺服電機區別

          1、控制精度不同。兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°、 1.8°,五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進電機步距角更小。。

          2、低頻特性不同。線性模組中步進電機在低速時易出現低頻振動現象。振動頻率與負載條件和驅動器性能有關,一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現象對于機器的正常運轉非常不利。

          3、矩頻特性不同。線性模組中步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降,且在較高轉速時會突然下降,所以其極限工作轉速一般在300~600RPM。伺服電機為恒力矩輸出,即在其額定轉速(一般為2000RPM或3000RPM)以內,都能輸出額定轉矩,在額定轉速以上為恒力輸出。

          4、過載能力不同。步進電機一般不具有過載能力,而伺服電機具有較強的過載能力,分為速度過載和轉矩過載能力。其最大轉矩為額定轉矩的三倍,可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力,在選型時為了克服這種慣性力矩,往往需要選取較大轉矩的電機,而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉矩,便出 現了力矩浪費的現象。 

          5、運行性能不同。步進電機的控制為開環控制,啟動頻率過高或負載過大易出現丟步或堵轉的現象,停止時轉速過高易出現過沖的現象,所以為了保證控制精度,應處理好升降問題。伺服電機為閉環控制,驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣,內部構成位置環和速度環,一般不會出現步進電機過沖或丟步的現象,控制性能更好。

          6、速度響應性能不同。步進電機從靜止到工作轉速需要200~400毫秒,而伺服電機僅需要幾毫秒。

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