伺服電機和步進電機的比較

步進電機作為一種開環(huán)控制的系統(tǒng)，和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進電機的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢，運動控制系統(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺服電機作為執(zhí)行電動機。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號），但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異?，F(xiàn)就二者的使用性能作一比較。

一、控制精度不同

兩相混合式步進電機步距角一般為 1.8°、0.9°，五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進電機通過細分后步距角更小。如三洋公司（sanyo denki）生產(chǎn)的二相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。

交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以三洋全數(shù)字式交流伺服電機為例，對于帶標(biāo)準(zhǔn)2000線編碼器的電機而言，由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/8000=0.045°。對于帶17位編碼器的電機而言，驅(qū)動器每接收131072個脈沖電機轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=0.0027466°，是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當(dāng)量的1/655。

二、低頻特性不同

步進電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負載情況和驅(qū)動器性能有關(guān)，一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機器的正常運轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進電機工作在低速時，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象，比如在電機上加阻尼器，或驅(qū)動器上采用細分技術(shù)等。

交流伺服電機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機能（fft），可檢測出機械的共振點，便于系統(tǒng)調(diào)整。

三、矩頻特性不同

步進電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，所以其工作轉(zhuǎn)速一般在300～600rpm。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000rpm或3000rpm）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。

四、過載能力不同

步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以三洋交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的二到三倍，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力，在選型時為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機，而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費的現(xiàn)象。

五、運行性能不同

步進電機的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會出現(xiàn)步進電機的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。

六、速度響應(yīng)性能不同

步進電機從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200～400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以山洋400w交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000rpm僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。

綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行電動機。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C。

電動機運行時響聲不正常有異響

1、故障原因

①軸承磨損或油內(nèi)有砂粒等異物；

②轉(zhuǎn)子鐵芯松動；

③軸承缺油；

④電源電壓過高或不平衡?！　?/span>

2、故障排除

①更換軸承或清洗軸承；

②檢修轉(zhuǎn)子鐵芯；

③加油；

④檢查并調(diào)整電源電壓

5、電動機起動困難，額定負載時，電動機轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速較多

1、故障原因

①電源電壓過低；

②面接法電機誤接；

③轉(zhuǎn)子開焊或斷裂；

④轉(zhuǎn)子局部線圈錯接、接反；

③修復(fù)電機繞組時增加匝數(shù)過多；

⑤電機過載?！　?/span>

2、故障排除

①測量電源電壓，設(shè)法改善；

②糾正接法；

③檢查開焊和斷點并修復(fù)；

④查出誤接處予以改正；

⑤恢復(fù)正確匝數(shù)；

⑥減載。

6、通電后電動機不能轉(zhuǎn)動，但無異響，也無異味和冒煙？

1、故障原因

①電源未通（至少兩相未通）；

②熔絲熔斷（至少兩相熔斷）；

③過流繼電器調(diào)得過?。?/span>

④控制設(shè)備接線錯誤。

2、故障排除

①檢查電源回路開關(guān)，熔絲、接線盒處是否有斷點，修復(fù)；

②檢查熔絲型號、熔斷原因，換新熔絲；

③調(diào)節(jié)繼電器整定值與電動機配合；

④改正接線。

7、運行中電動機振動較大

1、故障原因

①由于磨損軸承間隙過大；

②氣隙不均勻；

③轉(zhuǎn)子不平衡；

④轉(zhuǎn)軸彎曲；

⑤聯(lián)軸器（皮帶輪）同軸度過低?！　?/span>

2、故障排除

①檢修軸承，必要時更換；

②調(diào)整氣隙，使之均勻；

③校正轉(zhuǎn)子動平衡；

④校直轉(zhuǎn)軸；

⑤重新校正，使之符合規(guī)定。

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