步進(jìn)電機和伺服電機的27個(gè)區別。

      步進(jìn)電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€(xiàn)位移的開(kāi)環(huán)控制元步進(jìn)電機件，在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖個(gè)數，而不受負載變化的影響，當步進(jìn)驅動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅動(dòng)步進(jìn)電機安設定的方向轉動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱(chēng)為“步距角”，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數來(lái)控制角位移量，從而達到準確定位的目的，同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機轉動(dòng)的速度和加速度，從而達到高速的目的。
      伺服電機又稱(chēng)執行電機，在自動(dòng)控制系統中，用作執行元件，把收到的電信號轉換成電機軸上的角位移或角速度輸出。伺服電機內部的轉子是永磁鐵，驅動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉子在此磁場(chǎng)的作用下轉動(dòng)，同時(shí)電機自帶的編碼器反饋信號給驅動(dòng)器，驅動(dòng)器根據反饋值與目標值進(jìn)行比較，調整轉子轉動(dòng)的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度（線(xiàn)數）也就是說(shuō)伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能，它每旋轉一個(gè)角度，都會(huì )發(fā)出對應數量的脈沖，這樣伺服驅動(dòng)器和伺服電機編碼器的脈沖形成了呼應，所以它是閉環(huán)控制，步進(jìn)電機是開(kāi)環(huán)控制。

1、 怎樣選擇步進(jìn)和伺服電機？

      主要視具體應用情況而定,簡(jiǎn)單地說(shuō)要確定：負載的性質(zhì)(如水平還是垂直負載等),轉矩、慣量、轉速、精度、加減速等要求,上位控制要求(如對端口界面和通訊方面的要求),主要控制方式是位置、轉矩還是速度方式。供電電源是直流還是交流電源,或電池供電,電壓范圍。據此以確定電機和配用驅動(dòng)器或控制器的型號。
2、選擇步進(jìn)電機還是伺服電機系統？

      其實(shí),選擇什么樣的電機應根據具體應用情況而定,各有其特點(diǎn)。

3、 如何配用步進(jìn)電機驅動(dòng)器？

      根據電機的電流,配用大于或等于此電流的驅動(dòng)器。如果需要低振動(dòng)或高精度時(shí),可配用細分型驅動(dòng)器。對于大轉矩電機,盡可能用高電壓型驅動(dòng)器,以獲得良好的高速性能。
4、 2 相和5 相步進(jìn)電機有何區別,如何選擇？

      2相電機成本低,但在低速時(shí)的震動(dòng)較大,高速時(shí)的力矩下降快。 5 相電機則振動(dòng)較小,高速性能好,比 2 相電機的速度高 30~50% ,可在部分場(chǎng)合取代伺服電機。

5、 何時(shí)選用直流伺服系統,它和交流伺服有何區別？

      直流伺服電機分為有刷和無(wú)刷電機。有刷電機成本低,結構簡(jiǎn)單,啟動(dòng)轉矩大,調速范圍寬,控制容易,需要維護,但維護方便(換碳刷),產(chǎn)生電磁干擾,對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場(chǎng)合。 無(wú)刷電機體積小,重量輕,出力大,響應快,速度高,慣量小,轉動(dòng)平滑,力矩穩定?？刂茝碗s,容易實(shí)現智能化,其電子換相方式靈活,可以方波換相或正弦波換相。電機免維護,效率很高,運行溫度低,電磁輻射很小,長(cháng)壽命,可用于各種環(huán)境。 交流伺服電機也是無(wú)刷電機,分為同步和異步電機,目前運動(dòng)控制中一般都用同步電機,它的功率范圍大,可以做到很大的功率。大慣量,最高轉動(dòng)速度低,且隨著(zhù)功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩運行的應用。

6、使用電機時(shí)要注意的問(wèn)題？

      上電運行前要作如下檢查： 1) 電源電壓是否合適(過(guò)壓很可能造成驅動(dòng)模塊的損壞)；對于直流輸入的 +/- 極性一定不能接錯,驅動(dòng)控制器上的電機型號或電流設定值是否合適(開(kāi)始時(shí)不要太大)； 2) 控制信號線(xiàn)接牢靠,工業(yè)現場(chǎng)最好要考慮屏蔽問(wèn)題(如采用雙絞線(xiàn))； 3) 不要開(kāi)始時(shí)就把需要接的線(xiàn)全接上,只連成最基本的系統,運行良好后,再逐步連接。 4) 一定要搞清楚接地方法,還是采用浮空不接。 5) 開(kāi)始運行的半小時(shí)內要密切觀(guān)察電機的狀態(tài),如運動(dòng)是否正常,聲音和溫升情況,發(fā)現問(wèn)題立即停機調整。

7、步進(jìn)電機啟動(dòng)運行時(shí),有時(shí)動(dòng)一下就不動(dòng)了或原地來(lái)回動(dòng),運行時(shí)有時(shí)還會(huì )失步,是什么問(wèn)題？

      一般要考慮以下方面作檢查： 1) 電機力矩是否足夠大,能否帶動(dòng)負載,因此我們一般推薦用戶(hù)選型時(shí)要選用力矩比實(shí)際需要大 50%~100% 的電機,因為步進(jìn)電機不能過(guò)負載運行,哪怕是瞬間,都會(huì )造成失步,嚴重時(shí)停轉或不規則原地反復動(dòng)。 2) 上位控制器來(lái)的輸入走步脈沖的電流是否夠大(一般要 >10mA ),以使光耦穩定導通,輸入的頻率是否過(guò)高,導致接收不到,如果上位控制器的輸出電路是 CMOS 電路,則也要選用 CMOS 輸入型的驅動(dòng)器。 3) 啟動(dòng)頻率是否太高,在啟動(dòng)程序上是否設置了加速過(guò)程,最好從電機規定的啟動(dòng)頻率內開(kāi)始加速到設定頻率,哪怕加速時(shí)間很短,否則可能就不穩定,甚至處于惰態(tài)。 4) 電機未固定好時(shí),有時(shí)會(huì )出現此狀況,則屬于正常。因為,實(shí)際上此時(shí)造成了電機的強烈共振而導致進(jìn)入失步狀態(tài)。電機必須固定好。 5) 對于 5 相電機來(lái)說(shuō),相位接錯,電機也不能工作。

8、我想通過(guò)通訊方式直接控制伺服電機,可以嗎？

      可以的,也比較方便,只是速度問(wèn)題,用于對響應速度要求不太高的應用。如果要求快速的響應控制參數,最好用伺服運動(dòng)控制卡,一般它上面有 DSP 和高速度的邏輯處理電路,以實(shí)現高速高精度的運動(dòng)控制。如 S 加速、多軸插補等。

9、 用開(kāi)關(guān)電源給步進(jìn)和直流電機系統供電好不好？

      一般最好不要,特別是大力矩電機,除非選用比需要的功率大一倍以上的開(kāi)關(guān)電源。因為,電機工作時(shí)是大電感型負載,會(huì )對電源端形成瞬間的高壓。而開(kāi)關(guān)電源的過(guò)載性能不好,會(huì )保護關(guān)斷,且其精密的穩壓性能又不需要,有時(shí)可能造成開(kāi)關(guān)電源和驅動(dòng)器的損壞?？梢杂贸Ｒ幍沫h(huán)形或 R 型變壓器變壓的直流電源。

10、我想用±10V或4~20mA的直流電壓來(lái)控制步進(jìn)電機,可以嗎？

      可以,但需要另外的轉換模塊。

11、我有一個(gè)的伺服電機帶編碼器反饋,可否用只帶測速機口的伺服驅動(dòng)器控制？

      可以,需要配一個(gè)編碼器轉測速機信號模塊。

12、 伺服電機的碼盤(pán)部分可以拆開(kāi)嗎？

      禁止拆開(kāi),因為碼盤(pán)內的石英片很容易破裂,且進(jìn)入灰塵后,壽命和精度都將無(wú)法保證,需要專(zhuān)業(yè)人員檢修。

13、步進(jìn)和伺服電機可以拆開(kāi)檢修或改裝嗎？

      不要,最好讓廠(chǎng)家去做,拆開(kāi)后沒(méi)有專(zhuān)業(yè)設備很難安裝回原樣,電機的轉定子間的間隙無(wú)法保證。磁鋼材料的性能被破壞,甚至造成失磁,電機力矩大大下降。

14、 伺服控制器能夠感知外部負載的變化嗎？

      如遇到設定阻力時(shí)停止、返回或保持一定的推力跟進(jìn)。

      原則上是可以的,但要搞清楚電機的技術(shù)參數后才能配用,否則會(huì )大大降低應有的效果,甚至影響長(cháng)期運行和壽命。最好向供應商咨詢(xún)后再決定。

16、使用大于額定電壓值的直流電源電壓驅動(dòng)電機安全嗎?

      正常來(lái)說(shuō)這不是問(wèn)題,只要電機在所設定的速度和電流極限值內運行。因為電機速度與電機線(xiàn)電壓成正比,因此選擇某種電源電壓不會(huì )引起過(guò)速,但可能發(fā)生驅動(dòng)器等故障。

      此外, 必須保證電機符合驅動(dòng)器的最小電感系數要求,而且還要確保所設定的電流極限值小于或等于電機的額定電流。 事實(shí)上,如果你能在你設計的裝置中讓電機跑地比較慢的話(huà) ( 低于額定電壓 ) ,這是很好的 以較低的電壓 ( 因此比較低的速度 ) 運行會(huì )使得電刷運轉反彈較少,而且電刷 / 換向器磨損較小,比較低的電流消耗和比較長(cháng)的電機壽命。 另一方面,如果電機大小的***和性能的要求需要額外的轉矩及速度,過(guò)度驅動(dòng)電機也是可以的,但會(huì )犧牲產(chǎn)品的使用壽命。

17、 如何為我的應用選擇適當的供電電源?

      推薦選擇電源電壓值比最大所需的電壓高 10%-50% 。此百分比因 Kt, Ke, 以及系統內的電壓降而不同。驅動(dòng)器的電流值應該足夠傳送應用所需的能量。記住驅動(dòng)器的輸出電壓值與供電電壓不同 , 因此驅動(dòng)器輸出電流也與輸入電流不相同。為確定合適的供電電流,需要計算此應用所有的功率需求,再增加 5% 。按 I = P/V 公式計算即可得到所需電流值。 推薦選擇電源電壓值比最大所需的電壓高 10%-50% 。此百分比因 Kt, Ke, 以及系統內的電壓降而不同。驅動(dòng)器的電流值應該足夠傳送應用所需的能量。記住驅動(dòng)器的輸出電壓值與供電電壓不同 , 因此驅動(dòng)器輸出電流也與輸入電流不相同。為確定合適的供電電流,需要計算此應用所有的功率需求,再增加 5% 。按 I = P/V 公式計算即可得到所需電流值。

18、 對于伺服驅動(dòng)器我可以選擇那種工作方式？

      不同的模式并不全部存在于所有型號的驅動(dòng)器中。

19、驅動(dòng)器和系統如何接地？

      a. 如果在交流電源和驅動(dòng)器直流總線(xiàn)(如變壓器)之間沒(méi)有隔離的話(huà),不要將直流總線(xiàn)的非隔離端口或非隔離信號的地接大地,這可能會(huì )導致設備損壞和人員傷害。因為交流的公共電壓并不是對大地的,在直流總線(xiàn)地和大地之間可能會(huì )有很高的電壓。

      b. 在多數伺服系統中,所有的公共地和大地在信號端是接在一起的。多種連接大地方式產(chǎn)生的地回路很容易受噪音影響而在不同的參考點(diǎn)上產(chǎn)生流。

      c. 為了保持命令參考電壓的恒定,要將驅動(dòng)器的信號地接到控制器的信號地。 它也會(huì )接到外部電源的地,這將影響到控制器和驅動(dòng)器的工作(如：編碼器的 5V電源)。

      d.屏蔽層接地是比較困難的,有幾種方法。正確的屏蔽接地處是在其電路內部的參考電位點(diǎn)上。這個(gè)點(diǎn)取決于噪聲源和接收是否同時(shí)接地,或者浮空。要確保屏蔽層在同一個(gè)點(diǎn)接地使得地電流不會(huì )流過(guò)屏蔽層。

20、 減速器為什么不能和電機正好相配在標準轉矩點(diǎn)?

      如果考慮到電機產(chǎn)生的經(jīng)過(guò)減速器的最大連續轉矩,許多減速比會(huì )遠遠超過(guò)減速器的轉矩等級。如果我們要設計每個(gè)減速器來(lái)匹配滿(mǎn)轉矩,減速器的內部齒輪會(huì )有太多組合( 體積較大、材料多) 。這樣會(huì )使得產(chǎn)品價(jià)格高,且違反了產(chǎn)品的“高性能、小體積”原則。

21、我如何選擇使用行星減速器還是正齒輪減速器?

      行星減速器一般用于在有限的空間里需要較高的轉矩時(shí),即小體積大轉矩,而且它的可靠性和壽命都比正齒輪減速器要好。正齒輪減速器則用于較低的電流消耗,低噪音和高效率低成本應用。

22、 何為負載率 (duty cycle)?

      負載率 (duty cycle) 是指電機在每個(gè)工作周期內的工作時(shí)間 / (工作時(shí)間 + 非工作時(shí)間)的比率。如果負載率低,就允許電機以3 倍連續電流短時(shí)間運行,從而比額定連續運行時(shí)產(chǎn)生更大的力量。

23 、標準旋轉電機的驅動(dòng)電路可以用于直線(xiàn)電機嗎？

      一般都是可以的。你可以把直線(xiàn)電機就當作旋轉電機,如直線(xiàn)步進(jìn)電機、有刷、無(wú)刷和交流直線(xiàn)電機。具體請向供應商咨詢(xún)。

24 、直線(xiàn)電機是否可以垂直安裝,做上下運動(dòng)？

      可以。根據用戶(hù)的要求,垂直安裝時(shí)我們可以加裝動(dòng)子滑塊平衡裝置或加裝導軌抱閘剎車(chē)。

25、在同一個(gè)平臺上可以安裝多個(gè)動(dòng)子嗎？

      可以。只要幾個(gè)動(dòng)子之間不互相妨礙即可。

26、是否可以將多個(gè)無(wú)刷電機的動(dòng)子線(xiàn)圈安裝于同一個(gè)磁軌道上？

      可以。只要幾個(gè)動(dòng)子之間不互相妨礙即可。

27 、使用直線(xiàn)電機比滾珠絲桿的線(xiàn)性電機有何優(yōu)點(diǎn)？

      由于定子和動(dòng)子之間沒(méi)有機械連接,所以消除了背隙、磨損、卡死問(wèn)題,運動(dòng)更加平滑。突出了更高精度、高速度、高加速度、響應快、運動(dòng)平滑、控制精度高、可靠性好體積緊湊、外形高度低、長(cháng)壽命、免維護等特點(diǎn)。

      另外一個(gè)給用戶(hù)的選型建議是,如果不是必須,推拉力或負重、速度、定位精度這三個(gè)主要參數不要同時(shí)要求很高,因為致動(dòng)執行器是一個(gè)高精度高技術(shù)的機電一體化產(chǎn)品,我們在設計制造時(shí)需要從機械結構、電氣性能、材料特性、材質(zhì)和處理方法等多方面考慮并選擇相應的組成電機、驅動(dòng)控制器和反饋裝置,以及不同精度等級的導軌、絲桿、支撐座和其它機械系統,使之達到需要的整體運動(dòng)參數,可謂牽一發(fā)動(dòng)全身的產(chǎn)品。當然,您有高要求的產(chǎn)品需要,我們還是可以滿(mǎn)足,只是成本會(huì )相應的提高。

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