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步进电机和驱动器系统存在的性能优势及解决方案

发表时间:2022-04-02 16:38【 阅读量:-查看手机网址
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 步进电机和驱动器(步进系统)一直是伺服电机和驱动器(伺服系统)的低成本替代品,但在某些应用中,步进系统的固有特性具有成本以外的优势。有许多步进系统使用电机安装的编码器,并以闭环方式完成一些令人惊奇的事情,例如失速预防、失速检测和扭矩控制。但是,此讨论基于基本的开环步进系统,其中编码器反馈仅用于检测和/或验证移动的实际距离。

步进电机和驱动器

 一、步进电机和驱动器系统存在的性能优势有:


 ·大多数步进电机每转自然有200步(步/转)。将这一点与大多数现代步进驱动器可以微步低至51,200步/转的事实相结合,可以实现非常平稳的极低速运动(0.1 rpm或更低)。

 ·步进系统以固定但可调节(开环)的电流水平运行,并且电机可以通过超过所产生的扭矩来停止。这与伺服不同,伺服将增加电流/扭矩以纠正电机速度的错误。随着磁场继续旋转,步进电机将“棘轮”,但这不会对步进系统造成固有损坏。这在可能由于过程错误或正常过程流(运行到硬停止)而发生堵塞的应用中是有利的。此功能已用于手指安全的小型输送、小型传送轮以及螺杆和螺母驱动应用。

 ·与伺服系统不同,步进系统在静止时不会抖动(围绕设定点振荡)。这对于使用高放大倍率视觉和/或高精度传感的应用来说是一个优势。

 ·步进系统无需调整适当的电机即可命令位置维护,因此是CNC和3D/2D打印等多轴(XY、XYZ)应用的简单选择。伺服在这里也可以工作,但需要调整并且理想情况下为零或匹配的跟随错误,以便忠实地再现插值路径。

 ·由于伺服系统需要调整(环路增益),因此它们可能无法很好地响应或根本无法响应命令位置的非常小的变化。步进系统并非如此,因为它们甚至会根据需要输出1个微步。


 二、在某些情况下,使用步进系统的考虑以下解决方案:


 ·步进电机在正常使用期间会变热,因为它们始终以全电流运行。这可能需要逐个应用地考虑。

 ·步进系统通过输入扭矩脉冲/步长来移动电机,因此可能存在会激发机构共振的速度。通常可以通过避免这些速度或调整步数/转速设置来解决这些问题。一些系统有设置/过滤器来帮助实现这一点。

 ·与通常具有几乎平坦的扭矩与速度曲线的伺服系统相反,步进系统将随着速度的增加而失去扭矩,因此并非所有应用都可以解决,但许多应用都被忽视并且从未被利用。

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 典型的步进(L)和伺服(R)扭矩/速度曲线

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