步进电机是一种感应电机,它的工作原理是利用电子电路,将直流电变成分时供电的,多相时序控制电流,用这种电流为步进电机供电,步进电机才能正常工作,驱动器就是为步进电机分时供电的,多相时序控制器 。
伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。
在数控切割机基本配置都是步进电机。它和现代数控切割机技术有着本质的联系。但是随着全数字式交流伺服系统的出现,交流伺服电机也越来越多地应用于数控切割机中。为了适应数控切割机的发展趋势,运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似,但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。
1.运行性能不同
步进电机的控制为开环控制,启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象。
交流伺服驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样,内部构成位置环和速度环,一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象,控制性能更为可靠。
2.低频特性不同
步进电机在低速时易出现低频振动现象。
交流伺服电机运转非常平稳,即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能,可涵盖机械的刚性不足,并且系统内部具有频率解析机能,可检测出机械的共振点,便于系统调整。
3.控制精度不同
两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、 1.8°,五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°。而国外也有一些高性能的步进电机步距角更小。(由步进电机驱动器进行细分),兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。
交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。
4.过载能力不同
步进电机一般不具有过载能力。
交流伺服电机具有较强的过载能力。它具有速度过载和转矩过载能力。
5.速度响应性能不同
步进电机从静止加速到工作转速(一般为每分钟几百转)需要200~400毫秒。
交流伺服系统的加速性能较好,以400W交流伺服电机为例,从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒。
6.矩频特性不同
步进电机的输出力矩随转速升高而下降,且在较高转速时会急剧下降。
交流伺服电机为恒力矩输出,在额定转速以上为恒功率输出。
由上可以总结,交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以,在数控切割机控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素,选用适当的控制电机。
经过几十年的发展,数控切割机在切割能源和数控控制系统两方面取得了长足的发展,切割能源已由单一的火焰能源切割发展为目前的多种能源(火焰、等离子、激光、高压水射流)切割方式;数控切割机控制系统已由当初的简单功能、复杂编程和输入方式、自动化程度不高发展到具有功能完善、智能化、图形化、网络化的控制方式; 驱动系统也从的步进驱动、模拟伺服驱动到今天的全数字式伺服驱动。
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