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文檔簡介

步進電機——開環步進電機(開環)步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移的開環控制電機,應用極為廣泛。不超載的情況下,電機的轉速和停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數,而不受負載變化的影響,當步進驅動器接收到一個脈沖信號,它就驅動步進電機轉動一個固定的角度,稱為“步距角”,它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。通過控制脈沖個數來控制角位移量,從而達到準確定位的目的;同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度,從而達到調速的目的。步進電機是一種感應電機,它的工作原理是利用電子電路,即驅動器,將直流電變成分時供電的多相時序控制電流。步進電機雖然由直流電流供電,但是不能理解為直流電機,直流電機是將直流電能轉換為機械能的動力電機,而步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移的開環控制電機。步進電機——步進伺服對比注意步進電機應用于低速場合--每分鐘轉速不超過1000r/min,最佳工作區間是150~500r/min,(閉環步進可達1500)。貳相步進電機在60~70r/min容易出現低速共振現象,產生振動和噪音,需要通過改變減速比、增加細分數、添加磁性阻尼器等方式避免。細分精度注意事項,當細分等級大于4后,步距角的精度不能保證,精度要求高,最好換用相數更多(即步距角更小)的步進電機或閉環步進、伺服電機。(開環)步進電機與伺服電機的7不同:A控制精度——伺服電機控制精度可以根據編碼器設置,精度更高;B低頻特性——步進電機低頻容易振動,伺服電機不會;C矩頻特性——步進電機隨轉速提高力矩變小,所以其最高工作轉速一般在<1000r/min,伺服電機在額定轉速內(一般3000r/min)內都能輸出額定力矩,在額定轉速以上為恒功率輸出,最高轉速可達5000r/min;D過載能力——步進電機不能過載,伺服電機最大力矩可過載3倍;E運行性能——步進電機為開環控制,伺服電機時閉環控制;F速度響應——步進電機啟動時間0.15~0.5s,伺服電機0.05~0.1,最快可0.01s達到

額定3000r/min;G效率指標——步進電機效率約60%,伺服電機約80%;實際使用中會發現:伺服電機貴,貴出很多,所以同步電機應用更廣泛,特別是在定位精度要求不是很高的同步帶傳動、平帶輸送機等場合經常使用步進電機。步進電機——閉環步進電機:除了開環步進電機,還有在電機尾部添加了編碼器,可以實現閉環控制的步進電機。步進電動機的閉環控制是采用位置反饋和(或)速度反饋來確定與轉子位置相適應的相位轉換,可大大改進步進電動機的性能。沒有失步現象的伺服系統。

閉環步進電動機的優勢:1.高速響應,相對于服電機,閉環步進對定位指令具有非常強的跟隨性,因此定位時間非常短。在頻繁啟停的應用中,可顯著縮短定位時間。2.比普通伺服產生更大的扭矩。彌補普通步進系統失步、低速振動不足。3.在100%負載情況下也可可產生高扭矩,無失步運行,無需像普通步進系統一樣考慮扭矩損失等問題。4.應用閉環驅動,效率可增到7.8倍,輸出功率可增到3.3倍,速度可增到3.6倍。可得到比開環控制更高的運行速度,更穩定、更光滑的轉速。5.步進電機停止時會完全靜止,無普通伺服的微振動現象。需要低成本、高精度定位的場合,可取代通用伺服系統的應用。步進閉環伺服對比閉環,步進電機根據負載大小自動調節繞組電流大小,發熱和振動小于開環步進,有編碼器反饋所以精度高于普通步進電機,電機響應比開環步進慢比伺服電機快,運行過程中存在位置誤差,誤差會在指令停止后數毫秒逐漸降低。高速力矩比開環步進大,常見應用在0-1500rpm場合。總結:閉環步進電機具有低成本、高效、無抖動、無停止微振動、高剛性、無整定、高速、高動態響應等特點,是替代高成本伺服系統、低端開環步進系統等性價比最高的解決方案伺服電機——普通伺服電機既執行電機,可使控制速度,位置精度非常準確,可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象。

與步進電機原理結構不同的是,伺服電機由于把控制電路放到了電機之外,里面的電機部分就是標準的直流電機或交流感應電機。伺服電機靠脈沖來定位,伺服電機接收到1個脈沖,就會旋轉1個脈沖對應的角度。電機每旋轉一個角度,編碼器都會發出對應數量的反饋脈沖,反饋脈沖和伺服驅動器接收的脈沖形成閉環控制,這樣伺服驅動器就能夠很精確的控制電機的轉動,從而實現精確的定位。伺服電機的控制:一般工業用的伺服電機都是三環控制,即電流環、速度環、位置環,分別能反饋電機運行的角加速度、角速度和旋轉位置。芯片通過三者的反饋控制電機各相的驅動電流,實現電機的速度和位置都準確按照預定運行。

交流伺服具備額定轉速下力矩恒定的特點,常見200W,400W低中慣量交流伺服額定轉速為3000rpm,最高轉速5000rpm,轉速高。力矩與電流成正比,可以工作在力矩模式,例如鎖螺絲,壓端子等需要恒定力矩的場合。交流伺服工作噪音振動極小,發熱低。同體積下電機慣量轉子慣量小,400W伺服慣量僅相當于57基座2NM步進電機的轉子慣量。伺服具備短時間過載能力,選型時需考慮加減速時電機過載倍數。伺服采用閉環控制,同閉環步進一樣存在位置跟蹤誤差。伺服需要調試才能使用。步進和伺服電機的原始扭矩不夠用的情況下,往往需要配合減速機進行工作,可以使用減速齒輪組或行星減速器。伺服電機—舵機國人起的俗稱,是一類直流伺服電機,最先是用于小型航模,現在用于小型機器人關節。從結構來分析,舵機包括一個小型直流電機,加上傳感器、控制芯片、減速齒輪組,裝進一體化外殼。能夠通過輸入信號(一般是PWM信號,也有的是數字信號)控制旋轉角度。由于是簡化版,原本伺服電機的三環控制被簡化成了一環,即只檢測位置環。廉價的方案就是一個電位器,通

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