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进步电机和伺服电机

article 2024/9/16 18:54:15

进步电机和伺服电机都是一种能够精确控制位置和速度的电动机，但它们有着不同的工作原理和特点。

进步电机是一种将电脉冲信号转化为角位移的执行机构，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。1

伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。1

进步电机和伺服电机有以下几个主要区别：

控制方式不同：进步电机是通过控制脉冲的个数控制转动角度的，一个脉冲对应一个步距角。伺服电机是通过控制脉冲时间的长短控制转动角度的。
低频特性不同：进步电机在低速时易出现低频振动现象，需要采用阻尼技术来克服。交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，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。
矩频特性不同：进步电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300～600r/min。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000或3000r/min）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。
过载能力不同：进步电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的3倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。
速度响应性能不同：进步电机从静止加速到工作转速需要200～400ms。交流伺服系统的加速性能较好，以松下MSMA400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000r/min仅需几ms，可用于要求快速启停的控制场合。
控制精度不同：交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器精度决定，步进电机的控制精度由步距角决定，但步进电机的控制精度远低于伺服电机。
控制方式不同：步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象。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馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环。伺服电机即通过传感器实时反馈电机的运行状态，由控制芯片进行实时调节。一般工业用的伺服电机都是三环控制，即电流环、速度环、位置环，分别能反馈电机运行的角加速度、角速度和旋转位置。

总的来说，进步电机和伺服电机各有优缺点，适合不同的应用场合。进步电机成本低、控制简单、适合低速运动和低精度定位；伺服电机性能优越、运行平稳、适合高速运动和高精度定位。在选择时要综合考虑控制要求、成本、控制精度等多方面的因素，选择适合项目要求的电机。