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东莞润龙达浅析伺服电机的性能比较
发布日期：2013-04-14

伺服电动机与单相异步电动机比拟　　交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机固然类似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特性：　　1、起动转矩大　　由于转子电阻大，与普通异步电动机的转矩特性曲线相比，有明显的区别。它可使临界转差率S0>1，这样不只使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。因而，当定子一有控制电压，转子立刻转动，即具有起动快、灵活度高的特性。　　2、运转范围较广　　3、无自转现象　　正常运转的伺服电动机，只需失去控制电压，电机立刻中止运转。当伺服电动机失去控制电压后，它处于单相运转状态，由于转子电阻大，定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性（T1－S1、T2－S2曲线）以及合成转矩特性（T－S曲线）　　交流伺服电动机的输出功率普通是0.1-100W。当电源频率为50Hz，电压有36V、110V、220、380V；当电源频率为400Hz，电压有20V、26V、36V、115V等多种。　　交流伺服电动机运转平稳、噪音小。但控制特性是非线性，并且由于转子电阻大，损耗大，效率低，因而与同容量直流伺服电动机相比，体积大、重量重，所以只适用于0.5-100W的小功率控制系统。　　伺服电机与步进电机的性能比拟　　步进电机作为一种开环控制的系统，和现代数字控制技术有着实质的联络。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用非常普遍。随着全数字式交流伺服系统的呈现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了顺应数字控制的开展趋向，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。固然两者在控制方式上类似（脉冲串和方向信号），但在运用性能和应用场所上存在着较大的差别。现就二者的运用性能作一比拟。　　一、控制精度不同　　两相混合式步进电机步距角普通为 1.8°、0.9°，五相混合式步进电机步距角普通为0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机经过细分后步距角更小。如三洋公司（SANYO DENKI）消费的二相混合式步进电机其步距角可经过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。　　交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以三洋全数字式交流伺服电机为例，关于带规范2000线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/8000=0.045°。关于带17位编码器的电机而言，驱动器每接纳131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=0.0027466°，是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。　　二、低频特性不同　　步进电机在低速时易呈现低频振动现象。振动频率与负载状况和驱动器性能有关，普通以为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决议的低频振动现象关于机器的正常运转十分不利。当步进电机工作在低速时，普通应采用阻尼技术来克制低频振动现象，比方在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。　　交流伺服电机运转十分平稳，即便在低速时也不会呈现振动现象。交流伺服系统具有共振抑止功用，可涵盖机械的刚性缺乏，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点，便于系统调整。　　三、矩频特性不同　　步进电机的输出力矩随转速升高而降落，且在较高转速时会急剧降落，所以其工作转速普通在300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（普通为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。　　四、过载才能不同　　步进电机普通不具有过载才能。交流伺服电机具有较强的过载才能。以三洋交流伺服系统为例，它具有速渡过载和转矩过载才能。其转矩为额定转矩的二到三倍，可用于克制惯性负载在启动霎时的惯性力矩。步进电机由于没有这种过载才能，在选型时为了克制这种惯性力矩，常常需求选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需求那么大的转矩，便呈现了力矩糜费的现象。　　五、运转性能不同　　　步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易呈现丢步或堵转的现象，中止时转速过高易呈现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处置好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反应信号停止采样，内部构成位置环和速度环，普通不会呈现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为牢靠。　　六、速度响应性能不同　　步进电机从静止加速到工作转速（普通为每分钟几百转）需求200～400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以山洋400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于请求快速启停的控制场所。　　综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些请求不高的场所也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合思索控制请求、本钱等多方面的要素，选用恰当的控制电机。

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