步进电机转矩的额定转矩3.1和3.6有什么不同

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无刷电机和步进电机什么区别?
rt,玩过步进电机没玩过无刷电机,不过步进电机也是无刷的~
步进电机? 做舵机用的?
无刷电机我看了, 大概是性能更高吧. 呵呵. 建议LZ先GOOGLE一下
转速不一样 我觉得
步进电机应该是有感的。航模用的无刷电机多是无感的
步进电机的一般介绍:
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为 “步距角”),它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机,利用其没有积累误差(精度为100%)的特点,广泛应用于各种开环控制。
现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)和单相式步进电机等。
永磁式步进电机一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度 或15度;
反应式步进电机一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成,定子上有多相励磁绕组,利用磁导的变化产生转矩。
混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛,也是本次细分驱动方案所选用的步进电机。
步进电机的一些基本参数:
电机固有步距角:
它表示控制系统每发一个步进脉冲信号,电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值,如86BYG250A型电机给出的值为0.9° /1.8°(表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°),这个步距角可以称之为‘电机固有步距角’,它不一定是电机实际工作时的真正步距角,真正的步距角和驱动器有关。
步进电机的相数:
是指电机内部的线圈组数,目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同,其步距角也不同,一般二相电机的步距角为0.9° /1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72° 。在没有细分驱动器时,用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器,则‘相数’将变得没有意义,用户只需在驱动器上改变细分数,就可以改变步距角。
保持转矩(HOLDINGTORQUE):
是指步进电机通电但没有转动时,定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一,通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减,输出功率也随速度的增大而变化,所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如,当人们说2N.m的步进电机,在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。
DETENTTORQUE:
是指步进电机没有通电的情况下,定子锁住转子的力矩。DETENTTORQUE在国内没有统一的翻译方式,容易使大家产生误解;由于反应式步进电机的转子不是永磁材料,所以它没有DETENT TORQUE。
步进电机的一些特点:
1.一般步进电机的精度为步进角的3-5%,且不累积。
2.步进电机外表允许的最高温度。
步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁,从而导致力矩下降乃至于失步,因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点;一般来讲,磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上,有的甚至高达摄氏200度以上,所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。
3.步进电机的力矩会随转速的升高而下降。
当步进电机转动时,电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高,反向电动势越大。在它的作用下,电机随频率(或速度)的增大而相电流减小,从而导致力矩下降。
4.步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。
步进电机有一个技术参数:空载启动频率,即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率,如果脉冲频率高于该值,电机不能正常启动,可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下,启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动,脉冲频率应该有加速过程,即启动频率较低,然后按一定加速度升到所希望的高频(电机转速从低速升到高速)。
步进电机的静态指标术语:
相数:产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。
拍数:完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示,或指电机转过一个齿距角所需脉冲数,以四相电机为例,有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB,四相八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.
步距角:对应一个脉冲信号,电机转子转过的角位移用θ表示。θ=360度(转子齿数J*运行拍数),以常规二、四相,转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为θ=360度/(50*4)=1.8度(俗称整步),八拍运行时步距角为θ=360度/(50*8)=0.9度(俗称半步)。
定位转矩:电机在不通电状态下,电机转子自身的锁定力矩(由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的)
静转矩:电机在额定静态电作用下,电机不作旋转运动时,电机转轴的锁定力矩。此力矩是衡量电机体积(几何尺寸)的标准,与驱动电压及驱动电源等无关。
虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比,与定齿转子间的气隙有关,但过份采用减小气隙,增加激磁安匝来提高静力矩是不可取的,这样会造成电机的发热及机械噪音。
步进电机动态指标及术语:
1、步距角精度:
步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示:误差/步距角*100%。不同运行拍数其值不同,四拍运行时应在5%之内,八拍运行时应在15%以内。
电机运转时运转的步数,不等于理论上的步数。称之为失步。
3、失调角:
转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度,电机运转必存在失调角,由失调角产生的误差,采用细分驱动是不能解决的。
4、最大空载起动频率:
电机在某种驱动形式、电压及额定电流下,在不加负载的情况下,能够直接起动的最大频率。
5、最大空载的运行频率:
电机在某种驱动形式,电压及额定电流下,电机不带负载的最高转速频率。
6、运行矩频特性:
电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性,这是电机诸多动态曲线中最重要的,也是电机选择的根本依据。如下图所示:
其它特性还有惯频特性、起动频率特性等。
电机一旦选定,电机的静力矩确定,而动态力矩却不然,电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流(而非静态电流),平均电流越大,电机输出力矩越大,即电机的频率特性越硬。
如下图所示:
其中,曲线3电流最大、或电压最高;曲线1电流最小、或电压最低,曲线与负载的交点为负载的最大速度点。
要使平均电流大,尽可能提高驱动电压,使采用小电感大电流的电机。
7、电机的共振点:
步进电机均有固定的共振区域,二、四相感应子式步进电机的共振区一般在180-250pps之间(步距角1.8度)或在 400pps左右(步距角为0.9度),电机驱动电压越高,电机电流越大,负载越轻,电机体积越小,则共振区向上偏移,反之亦然,为使电机输出电矩大,不失步和整个系统的噪音降低,一般工作点均应偏移共振区较多。
直流无刷电机的工作原理
直流电机具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能,但直流电机的优点也正是它的缺点,因为直流电机要产生额定负载下恒定转矩的性能,则电枢磁场与转子磁场须恒维持90°,这就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在电机转动时会产生火花、碳粉因此除了会造成组件损坏之外,使用场合也受到限制。交流电机没有碳刷及整流子,免维护、坚固、应用广,但特性上若要达到相当于直流电机的性能须用复杂控制技术才能达到。现今半导体发展迅速功率组件切换频率加快许多,提升驱动电机的性能。微处理机速度亦越来越快,可实现将交流电机控制置于一旋转的两轴直交坐标系统中,适当控制交流电机在两轴电流分量,达到类似直流电机控制并有与直流电机相当的性能。
此外已有很多微处理机将控制电机必需的功能做在芯片中,而且体积越来越小;像模拟/数字转换器(Analog-to-digital converter,ADC)、脉冲宽度调制(pulse wide modulator,PWM)…等。直流无刷电机即是以电子方式控制交流电机换相,得到类似直流电机特性又没有直流电机机构上缺失的一种应用。
直流无刷电机的控制结构
直流无刷电机是同步电机的一种,也就是说电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(P)影响:
N=120.f / P。在转子极数固定情况下,改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。直流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器),控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正,以期达到接近直流电机特性的方式。也就是说直流无刷电机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。
直流无刷驱动器包括电源部及控制部如图 (1) :电源部提供三相电源给电机,控制部则依需求转换输入电源频率。
电源部可以直接以直流电输入(一般为24V)或以交流电输入(110V/220 V),如果输入是交流电就得先经转换器(converter)转成直流。不论是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须先将直流电压由换流器 (inverter)转成3相电压来驱动电机。换流器(inverter)一般由6个功率晶体管(Q1~Q6)分为上臂(Q1、Q3、Q5)/下臂 (Q2、Q4、Q6)连接电机作为控制流经电机线圈的开关。控制部则提供PWM(脉冲宽度调制)决定功率晶体管开关频度及换流器(inverter)换相的时机。直流无刷电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制,所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器(hall-sensor),做为速度之闭回路控制,同时也做为相序控制的依据。但这只是用来做为速度控制并不能拿来做为定位控制。
直流无刷电机的控制原理
要让电机转动起来,首先控制部就必须根据hall-sensor感应到的电机转子目前所在位置,然后依照定子绕线决定开启(或关闭)换流器 (inverter)中功率晶体管的顺序,如 下(图二) inverter中之AH、BH、CH(这些称为上臂功率晶体管)及AL、BL、CL(这些称为下臂功率晶体管),使电流依序流经电机线圈产生顺向(或逆向)旋转磁场,并与转子的磁铁相互作用,如此就能使电机顺时/逆时转动。当电机转子转动到hall-sensor感应出另一组信号的位置时,控制部又再开启下一组功率晶体管,如此循环电机就可以依同一方向继续转动直到控制部决定要电机转子停止则关闭功率晶体管(或只开下臂功率晶体管);要电机转子反向则功率晶体管开启顺序相反。
基本上功率晶体管的开法可举例如下:
AH、BL一组→AH、CL一组→BH、CL一组→BH、AL一组→CH、AL一组→CH、BL一组
但绝不能开成AH、AL或BH、BL或CH、CL。此外因为电子零件总有开关的响应时间,所以功率晶体管在关与开的交错时间要将零件的响应时间考虑进去,否则当上臂(或下臂)尚未完全关闭,下臂(或上臂)就已开启,结果就造成上、下臂短路而使功率晶体管烧毁。
当电机转动起来,控制部会再根据驱动器设定的速度及加/减速率所组成的命令(Command)与hall-sensor信号变化的速度加以比对(或由软件运算)再来决定由下一组(AH、BL或AH、CL或BH、CL或……)开关导通,以及导通时间长短。速度不够则开长,速度过头则减短,此部份工作就由PWM来完成。PWM是决定电机转速快或慢的方式,如何产生这样的PWM才是要达到较精准速度控制的核心。高转速的速度控制必须考虑到系统的CLOCK 分辨率是否足以掌握处理软件指令的时间,另外对于hall-sensor信号变化的资料存取方式也影响到处理器效能与判定正确性、实时性。至于低转速的速度控制尤其是低速起动则因为回传的hall-sensor信号变化变得更慢,怎样撷取信号方式、处理时机以及根据电机特性适当配置控制参数值就显得非常重要。或者速度回传改变以encoder变化为参考,使信号分辨率增加以期得到更佳的控制。电机能够运转顺畅而且响应良好,P.I.D.控制的恰当与否也无法忽视。之前提到直流无刷电机是闭回路控制,因此回授信号就等于是告诉控制部现在电机转速距离目标速度还差多少,这就是误差(Error)。知道了误差自然就要补偿,方式有传统的工程控制如P.I.D.控制。但控制的状态及环境其实是复杂多变的,若要控制的坚固耐用则要考虑的因素恐怕不是传统的工程控制能完全掌握,所以模糊控制、专家系统及神经网络也将被纳入成为智能型P.I.D.控制的重要理论。
P.I.D控制简介
一般P.I.D控制如下
(dutycycle)=(dutycycle)p + (dutycycle)i + (dutycycle)d
P.控制(比例控制) :输出与输入误差讯号成正比关系,即将误差固定比例修正,但系统会有稳态误差。
I .控制(积分控制) :当系统进入稳态有稳态误差时,将误差取时间的积分,即便误差很小也能随时间增加而加大,使稳态误差减小直到为零。
D.控制(微分控制):当系统在克服误差时,其变化总是落后于误差变化,表示系统存在较大惯性组件或(且)有滞后组件。微分即是预测误差变化的趋势以便提前作用避免被控量严重冲过头。
看不到图。。。不过感觉无刷电机和步进电机的原理是差不多的,步进电机的级数比较多,追求的是精度;航模无刷电机追求的是高速度和高功率。
另外有一个疑问,无刷电机是不是三相交流电机?
流浪 太&&弓&&虽& &了整了这么长一篇出来
回复 6# 的帖子
很好,很强大,谢谢
流浪兄太有才了,不顶不行
步进电机是能精确控制转动量的电机,普通无刷电机,步距角(一个脉冲当量所转过的角度)很小,一般用在机电进给系统中,转速不高
无刷....是三相的
现在基本都在用无刷外转子,功率能用200~300瓦
转速和效率都很高,步进根本没见过人用的
回复 12# 的帖子
一瓶茶 少尉 您的飞机造的怎麽样了&&上个图呗
在网上搜索得真够快呀
比LZ发的言还多!
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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.09°、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。以松下交流伺服系统为例,它具有速度过载和转矩过载能力.072°、0.036°,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;德国百格拉公司(BERGER LAHR)生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1,而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩,便出现了力矩浪费的现象。
五。现就二者的使用性能作一比较、0,五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °。对于带17位编码器的电机而言,驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈,兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角,启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象,停止时转速过高易出现过冲的现象,所以为保证其控制精度,内部构成位置环和速度环、成本等多方面的因素,即在其额定转速(一般为2000RPM或3000RPM)以内伺服电机(伺服系统)比步进电机精度高
步进电机属于伺服电机的一种,而伺服系统与步进电机才有区别。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时,可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩、降速问题。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、0.18°.8°、0.9°。其最大转矩为额定转矩的三倍。虽然两者在控制方式上相似(脉冲串和方向信号),但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。
二.36°.36°。步进电机因为没有这种过载能力,在选型时为了克服这种惯性力矩,由于驱动器内部采用了四倍频技术,控制性能更为可靠。
六,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。如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机,其步距角为0,一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象、0.09°.72°。所以,在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求。
伺服系统通常用在高精度微移动场合,以及高精度场合,而步进电机则使用在要求并不太高的场合,可涵盖机械的刚性不足,并且系统内部具有频率解析机能(FFT),可检测出机械的共振点、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。交流伺服系统的加速性能较好。
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。以松下全数字式交流伺服电机为例,对于带标准2500线编码器的电机而言、0,选用适当的控制电机。为了适应数字控制的发展趋势。
一、控制精度不同
两相混合式步进电机步距角一般为3.6°。也有一些高性能的步进电机步距角更小,其脉冲当量为360°/°,一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象,比如在电机上加阻尼器;.89秒。是步距角为1,其二者的造价目前伺服系统略高于步进电机,所以其最高工作转速一般在300~600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出,或驱动器上采用细分技术等。
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、0、0,应处理好升,以松下MSMA 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,可用于要求快速启停的控制场合,都能输出额定转矩,在额定转速以上为恒功率输出......
求教:步进电机和伺服电机的精度问题:
姑苏城外寒山寺,夜半钟声到客船。
步进电机与伺服电机的区别:
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有说转子受到外部负载力矩后,同时会受到一个电磁转矩来与负载平衡,同时转子会转动一定的角度,称为失调角。该电磁转矩称为静态转矩,静态转矩与失调角的关系称为矩角特性,是一个正弦的连续的关系。那意思是不是 就是说无论多小的负载力矩作用到转子上去的话,转子就会转动一定的角度呢,哪怕是动一点点。
但是步进电机不是还有保持转矩的概念吗,保持转矩的意思是说,电机保持转子静止不动的力矩,小于这个转矩的负载作用上去,转子就不会运动,只有大于了保持转矩才会运动,说电机完全没负载的时候,也有电流,那那时候电流干什么用,既然没负载了,拿什么与保持转矩来平衡。
&& “失调角、静态转矩、矩角特性、保持转矩”这些都是远离物理、很不规范、自言自语的概念,只能从他的字里行间找到他要表达的本意是什么?
& & 我把楼主的问题变通一下:
1、弹力是形变产生的,有形变,才有弹力,有弹力,说明有形变,哪怕是一点点形变;
2、有外力时,弹簧就发生形变,产生弹力,与外力保持平衡;
3、当外力与弹力平衡时,处于静止状态,或称为保持状态时,有形变发生吗?
4、当然有形变发生,有形变与“处于静止状态,或称为保持状态 ”不矛盾,静止和保持发生在形变之后,不能发生在形变之前!
5、如果我要物体保持静止在原来的位置上,物体受弹力和外力的情况下,是否可能?
6、可以,当外力增大时,弹簧随之发生形变,弹力与外力随之平衡,物体保持不动,这时弹簧的固定点移动发生形变的;
7、如果没有外力,弹簧不会发生形变,不会有保持弹力不变的情况;
8、就好像静摩擦力,是个被动力,外力多大静摩擦力多大,外力为零,静摩擦力为零一样!
现在谈谈楼主的问题:
1、不管是什么电机,有负载阻力矩,才有电磁动力矩,没有负载就没有电磁转矩;
2、负载增大时,电磁转矩增大,不同的电机有不同的原理:
1)例如直流电机,负载增大时→电枢转速就会降低→电枢反电势就会降低→电枢电流就会增大→转矩增大;
2)例如异步电机,负载增大时→转子转速就会降低→转子相对定子同步转速转差增大→转子感应电流就会增大→转矩增大;
3)例如同步电机,负载增大时→转子磁极相对定子同步磁极间的夹角(功角)增大→转矩增大;
3、现在大家关心的是,转子转速为零,而负载反力矩与电磁动力矩平衡的静止运动状态:
1)如果是他励直流电机,励磁电流不变,主磁极强度不变的情况下,电枢转速为零,反电势为零,电枢电压与电枢电阻的电流,在磁场中产生一个与负载反力矩相平衡的电磁转矩,而保持静止;
2)如果是变频异步电机调速时,转子不动,而同步转速就等于转差,在转子中维持一定的感应电流,产生一定的电磁转矩与负载反力矩平衡而静止;
3)如果是变频同步电机调速,转子不动,此时交流电变直流电,定子磁场与转子磁场的轴线夹角(功角)一定,电磁转矩与负载反力矩相平衡;
4、在运动中,负载变化,电机电磁转矩自动跟随负载变化,会自动达到新的平衡;
5、在转子静止时,负载大小变化时,电机的电磁转矩不能自动跟随负载变化,不会自动达到平衡;
6、在转子静止时,电机的电磁转矩变化时,负载的反力矩跟随电磁力矩自动变化,电磁力矩大,负载反力矩大,才有自动平衡;
7、就好像电机不能使负载启动一样,负载的反力矩很大,电机的电磁转矩小;
8、举例说,电机的轴被电磁抱闸制动中,电机通电后,转子不能启动,电机电磁转矩大,抱闸制动力矩跟着增大,始终平衡不动!
9、这里没有“保持力矩”,没有“很大不变的力矩”,即就是抱闸的制动力矩也是跟随电机的动力矩而平衡而变化的;
10、这个时候,我要告诉楼主,你说的“保持转矩”是个错误的概念,没有实际上的“保持转矩”,什么电机也不会产生一个很大的保持转矩,在没有负载反力矩时!
11、类似电磁抱闸的制动力矩的性质就是静摩擦力矩,所谓的电机恒定“保持力矩”是不存在的!
回复:步进电机静态转矩和保持转矩有什么区别?
你好,不知道您对电机& 静态锁住& 这个功能有过了解么?我三相混合步进电机 & 不给脉冲后& 手动就可以拧动轴,怎么样实现拧不动啊?谢谢
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区别大了,精度、速度、可靠性、价格也不一样。步进一般用在经济型。伺服的成本就要高很多了,但效率也高很多的。
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以下是引用在 16:05:17的发言:
伺服电机和步进电机有什么区别啊这么讲吧,步进电机原位机给它1万个脉冲,它实际可能只走了9995个,丢失了5个脉冲。而伺服电机你给它一万个脉冲,它就走一万个,它一直拿实际执行的脉冲数跟给它的脉冲数比较,少了继续执行,到了,就停止此帖发自手机工控论坛
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首先是价格;
一套伺服是步进的几倍到十几倍;
转速方面,步进一般也就几百转,而伺服大多都可以达到3000转,最高4500转;
过载及动态响应方面,伺服性能要比步进强的多;
还有一个就是伺服是带反馈的,步进则没有,所在丢步等是有可能的;
最后,伺服带有速度模式、转矩控制模式;步进则是仅仅有定位模式;
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首先二者都是特种电机,都能精确控制速度。但是二者控制速度的原理不同:伺服电机是闭环控制(通过编码器反馈等完成),即会实时测定电机的速度;步进电机是开环控制,输入一个脉冲步进电机就会转过一固定的角度,但是不对速度进行测定。
其它的不同,伺服电机的启动转矩很大,即启动快。很短的时间内就可以达到额定速度。适宜频繁启停而且有启动转矩要求的情况,同时伺服电机的功率可以做到很大,在生产中用的很广泛。
步进电机的启动,就比较慢,要经过频率从低到高的过程。
步进电机一般不具备过载能力,而伺服电机的过载可是很厉害的。
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