伺服和步进电机如何选?

 

当设计任何类型的运动控制过程时,工程师可以做出的一个更关键的决定是选择电机。获得正确的电机,无论是在类型和大小,是必不可少的最终机器的运行效率。此外,确保电机不会打破预算始终是一个首要关注。
在做出决定时首先要回答的问题之一是:哪种类型的电机最好?应用需要高性能的伺服电机吗?低价的步进机会不会更好?或者也许还有第三种,中庸的选择可以考虑?
答案从特定应用程序的需求开始。在确定适合任何给定应用的电机类型之前,有许多因素需要解决。
这些闭环步进电机来自重庆谱思机器人,与他们的驱动器显示在左侧,很容易使用,并提供良好的扭矩低速没有传统的步进担心失去位置。
要求
电机每分钟需要做多少个循环?需要多少扭矩?要求的峰值速度是多少?
这些关键问题不能简单地通过选择一个具有给定马力的发动机来解决。
电动机的功率输出是转矩和速度的组合,可以通过速度、转矩和常数的乘积来计算。
然而,由于这种计算的性质,有许多不同的扭矩和速度的组合,将产生一个特定的功率输出。因此,不同的电机具有相似的额定功率可以不同的操作,由于它们提供的速度和扭矩的组合。

伺服电机通常在小封装和分段叠片中具有高转矩。
工程师必须知道一个特定大小的负载需要多快的移动之前,自信地选择一个马达,将工作最好。正在执行的工作也必须低于电机的转矩/速度曲线。这条曲线显示了电机在运行过程中转矩的变化。使用“最坏情况”的假设(换句话说,确定最大/最小的转矩和速度的工作将需要),工程师可以确信所选择的电机有足够的转矩/速度曲线。
负载的惯性是另一个因素,应该解决之前进入决策过程中的选择电机。必须计算出负载的惯性比,即负载的惯性和电机的惯性之间的比较。一个经验法则说,如果负载的惯性超过10倍的转子,那么调整电动机可能会更困难,性能会受到影响。但这条规则不仅因技术而异,因供应商甚至因产品而异。应用程序的关键程度也会影响这个决定。一些产品处理高达30比1的比率,而直接驱动运行高达200比1。许多人不喜欢尺寸超过10比1比例的电机。
最后,有没有物理限制,限制一个特定的电机对另一个。马达有不同的形状和尺寸。在某些情况下,电动机体积大,并且有些操作不能容纳一定尺寸的电动机。在一个明智的决定,可以对最好的类型的电机,这些物理规格应该认识和理解。
一旦工程师回答了所有这些问题——速度、扭矩、马力、负载惯性和物理限制——他们就可以锁定最有效尺寸的电机。然而,决策过程并没有就此止步。工程师还必须找出哪种类型的电机最适合应用。多年来,类型的选择归结为两种选择之一的大多数应用:伺服电机或开环步进电机。

开环步进电机的设计运行在低速的同时仍然提供高扭矩。
伺服和步进
伺服电机和开环步进电机的工作原理是相似的。然而,两者之间有关键的差异,工程师必须了解之前,决定哪一个电机是一个给定的应用理想。
在传统的伺服系统中,控制器通过脉冲和方向或与位置、速度或转矩有关的模拟命令向电机驱动器发送命令。某些控件可能使用基于总线的方法,在最新的控件中,这种方法通常是基于以太网的通信方法。然后驱动器将适当的电流送到电动机的每个相位。电机反馈回电机的驱动器如果需要的话,还有控制器驱动器依靠这些信息来正确地换向电动机,并发送有关电动机轴动态位置的良好信息。因此,伺服电机被认为是闭环电机,并包含内置的编码器,位置数据经常被馈送到控制器。这种反馈使控制器对电机有更多的控制。控制器可以对操作进行不同程度的调整,如果某个操作没有按照它应该的方式运行。这种类型的关键信息是开环步进电机不能提供的好处。
步进电机还根据发送到电机驱动器的指令来控制移动距离和速度。通常,这个信号是一个步进指令。然而,开环步进不能提供反馈给操作者,所以他们的控制不能正确地评估情况,并作出调整,以改善电机的操作。

 

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