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闭环步进电机取代伺服电机需注意的几点

菜鸟
2019-08-19 10:02:15    评分

步进电机是一种将电脑脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制精密驱动元件,它与其相配套的驱动器 共同构成一套步进电机系统。在非超载的情况下,只要 控制驱动器发出的脉冲频率与脉冲数,就能准确地控制电机的转速与停止的位置,而不受负载变化的影响,加 上步进电机只有周期性位置误差而无累积误差等运动特点,在控制电机领域,与伺服电机、无刷直流电机相比, 步进电机是一种精度高、控制简单、成本低廉的驱动方案。

86闭环.JPG

伺服电机对比步进电机最明显的特征是有闭环系统,可以更加精准的实现了位置,速度,力矩的闭环控制,客服步进电机失步的问题。但随着技术的进步正在改变步进电机和伺服电机之间的性能成本比。在采用了闭环技术后,闭环步进电机为用户提供出色的精度和效率,既能达到伺服电机的性能,又具有步进电机的低价优势。成本更低的步进电机正在逐渐渗透到原本被高成本伺服电机所支配的应用领域,其具体考量是否用闭环步进电机取代伺服电机主要有以下两点 :

1简便性和成本

步进电机不仅比伺服电机成本低,而且调试和维护都更加简单。步进电机在静止状态是稳定的,并能保持位置(即使是采用动态负载)。不过,如果某些应用场合有更高的性能要求,则必须采用更昂贵、更复杂的伺服电机。

2 速度和转矩  

根据步进电机与伺服电机的特性,在速度超过800 RPM以及需要高动态响应的应用中,伺服控制系统性能更为出色。而步进电机则更适合用于速度较低、需要保持较高转矩的应用场所。这是因为步进电机的极数比伺服电机多得多,步进电机旋转一圈,所需的绕组电流交换次数要多,从而导致在速度增加的情况下,其转矩迅速下降。另外,如果达到了最大转矩,步进电机可能会失去速度同步化功能。出于这些原因,在大部分高速应用中,伺服电机都是首选方案。与此相反,步进电机较多的极数在低速状态下具有优势,因为此时步进电机与同等尺寸的伺服电机相比具有转矩优势。

 

综合以上两点伺服控制系统最适合涉及到动态负载变化的高速应用,比如机械臂。步进控制系统则更适合需要低到中加速度和高保持转矩的应用,比如3D打印机、传送带、副轴等。因为步进电机成本更低,所以在使用之后,可以降低自动化系统的成本。运动控制系统如果需要利用伺服电机的特性,就必须要考量成本较高的伺服电机是否物有所值。

 

接下来以立三两款闭环步进电机替换松下两款伺服电机来说:

电机

型号

功率

闭环步进电机替代品

松下伺服电机

MSMD012G1U

100W

LS42E06(0.6/N.M

松下伺服电机

MSMF042L1U2M

400W

LS60E35(3.5/N.M

 

所以当速度要求不是很高,从控制成本来考虑的话,闭环步进电机在一定程度上是可以替换伺服电机的.





关键词: 步进电机     伺服电机     闭环步进    

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