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步進電機和驅動器系統存在的性能優勢及解決方案

發表時間:2022-04-02 16:38【 閱讀量:-查看手機網址
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 步進電機和驅動器(步進系統)一直是伺服電機和驅動器(伺服系統)的低成本替代品,但在某些應用中,步進系統的固有特性具有成本以外的優勢。有許多步進系統使用電機安裝的編碼器,并以閉環方式完成一些令人驚奇的事情,例如失速預防、失速檢測和扭矩控制。但是,此討論基于基本的開環步進系統,其中編碼器反饋僅用于檢測和/或驗證移動的實際距離。

步進電機和驅動器

 一、步進電機和驅動器系統存在的性能優勢有:


 ·大多數步進電機每轉自然有200步(步/轉)。將這一點與大多數現代步進驅動器可以微步低至51,200步/轉的事實相結合,可以實現非常平穩的極低速運動(0.1 rpm或更低)。

 ·步進系統以固定但可調節(開環)的電流水平運行,并且電機可以通過超過所產生的扭矩來停止。這與伺服不同,伺服將增加電流/扭矩以糾正電機速度的錯誤。隨著磁場繼續旋轉,步進電機將“棘輪”,但這不會對步進系統造成固有損壞。這在可能由于過程錯誤或正常過程流(運行到硬停止)而發生堵塞的應用中是有利的。此功能已用于手指安全的小型輸送、小型傳送輪以及螺桿和螺母驅動應用。

 ·與伺服系統不同,步進系統在靜止時不會抖動(圍繞設定點振蕩)。這對于使用高放大倍率視覺和/或高精度傳感的應用來說是一個優勢。

 ·步進系統無需調整適當的電機即可命令位置維護,因此是CNC和3D/2D打印等多軸(XY、XYZ)應用的簡單選擇。伺服在這里也可以工作,但需要調整并且理想情況下為零或匹配的跟隨錯誤,以便忠實地再現插值路徑。

 ·由于伺服系統需要調整(環路增益),因此它們可能無法很好地響應或根本無法響應命令位置的非常小的變化。步進系統并非如此,因為它們甚至會根據需要輸出1個微步。


 二、在某些情況下,使用步進系統的考慮以下解決方案:


 ·步進電機在正常使用期間會變熱,因為它們始終以全電流運行。這可能需要逐個應用地考慮。

 ·步進系統通過輸入扭矩脈沖/步長來移動電機,因此可能存在會激發機構共振的速度。通??梢酝ㄟ^避免這些速度或調整步數/轉速設置來解決這些問題。一些系統有設置/過濾器來幫助實現這一點。

 ·與通常具有幾乎平坦的扭矩與速度曲線的伺服系統相反,步進系統將隨著速度的增加而失去扭矩,因此并非所有應用都可以解決,但許多應用都被忽視并且從未被利用。

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 典型的步進(L)和伺服(R)扭矩/速度曲線

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