伺服电机和步进电机是工业控制领域最常使用的两种执行机构。基本原理不同,带来的优缺点也不尽相同,自然应用领域也会各有千秋。下面给大家展示这两种电机的分类和优缺点比较。今天我们先从伺服电机开始。
伺服系统是以变频技术为基础发展起来的产品,是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。伺服系统除了可以进行速度与转矩控制外,还可以进行精确、快速、稳定的位置控制。
广义的伺服系统是精确地跟踪或复现某个给定过程的控制系统,也可称作随动系统。
狹义伺服系统又称位置随动系统,其被控制量(输出量)是负载机械空间位置的线位移或角位移,当位置给定量(输入量)作任意变化时,系统的主要任务是使输出量快速而准确地复现给定量的变化。
根据应用的不同,伺服电机有三种分类方式:
2)有刷或者无刷。
3)同步或者异步。
01直流和交流伺服电机
这种分类方式基于电机使用的电流类型来进行划分,是很常见的一种分类方式。从这两种电机运行的效果来看,最根本的一个区别就是对速度的控制能力。直流和交流都可以作为伺服电机的供电电源。交流电机可以承载更高的电流,也更常用于伺服系统当中,在机器人手臂、流水生产线等这些高重复率、高精度的应用环境中使用较多。
02有刷和无刷伺服电机
在伺服电机领域,大部分都是交流无刷电机,小部分出于操作简单和成本低的考虑,是直流有刷永磁电机,内置霍尔传感器。
03同步和异步伺服电机
这种却别主要在于电机的旋转磁场是同步的还是异步的。直流电机通常我们会用有刷和无刷来区分。但是交流电机我们就会使用同步和异步来进行区分。
我们现在来比较一下伺服电机和步进电机的优缺点和应用领域:
伺服电机最大的几个优点:
1) 相对于电机尺寸和重量而言,输出功率高。
2) 可以使用编码器进行反馈控制,实现高精度和高分辨率。
3) 电机效率可达90%。
4) 高转矩惯性比。
5) 在短时间内具有2-3倍的连续功率。
6) 在短时间内具有5-10倍的额定扭矩。
7) 可以在高扭矩值下实现高速。
8) 运行稳定噪音低。
9) 最后也是最重要的,可以实现闭环控制。
伺服电机最明显的几个缺点:
1) 需要PID调试,以稳定闭环控制,耗时耗力。
2) 发生故障时,伺服电机的故障后果难于预测,需要在控制器增加安全运动控制单元。
3) 精度要求高的情况下,需要配置编码器。
4) 峰值扭矩有限,持续过载易损坏。
5) 通常需要配备齿轮箱以获取更高的速度和传递动力。
6) 整体系统成本高于步进电机系统。
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