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 伺服与步进电机的区别


一、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°。

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,由于驱动器内部采用了四倍频技术,其脉冲当量为360°/10000=0.036°。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,即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。
 
二、低频特性不同


步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关,一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。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,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,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,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,便于系统调整。
 
三、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,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,即在其额定转速(一般为2000RPM或3000RPM)以内,都能输出额定转矩,在额定转速以上为恒功率输出。
 
四、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。其最大转矩为额定转矩的三倍,可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。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,往往需要选取较大转矩的电机,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、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,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,应处理好升、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,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。
 
六、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。  


以上是西门子步进电机

总结:


伺服电机与步进电机的性能比较

控制精度:伺服电机远大于步进电机;

低频特性:伺服电机比步进电机平稳;

矩频特性:步进电机输出力矩随转速的升高而下降,高速时会急剧下降,伺服电机在额定转速内为恒力矩输出,在额定转速上为恒功率输出;

过载能力:步进电机不具备过载能力,伺服电机有较强的过载能力;

运行性能:步进电机为开环控制,启动频率过高或负载过大可能失步或堵转,伺服电机为闭环控制,一般不会出现失步或过冲现象,控制性能更可靠;

速度响应性能:伺服电机的响应速度远快于步进电机

 

补充:电工必须要掌握的电机10大故障及处理方法!

 
 
发电机过热
 
1:发电机没有按规定的技术条件运行,如定子电压过高,铁损增大;负荷电流过大,定子绕组铜损增大;
频率过低,使冷却风扇转速变慢,影响发电机散热;功率因数太低,使转子励磁电流增大,造成转子发热。应检查监视仪表的指示是否正常。如不正常,要进行必要的调节和处理,使发电机按照规定的技术条件运行。
 
2:发电机的三相负荷电流不平衡,过载的一相绕组会过热;若三相电流之差超过额定电流的10%,即属于严重蛄相电流不平衡,三相电流不平衡会产生负序磁场,从而增加损耗,引起磁极绕组及套箍等部件发热。应调整三相负荷,使各相电流尽量保持平衡。
 
3:风道被积尘堵塞,通风不良,造成发电机散热困难。应清除风道积尘、油垢、使风道畅通无阻。
 
4:进风温度过高或进水温度过高,冷却器有堵塞现象。应降低进风或进水温度清除冷却器内的堵塞物。在故障未排除前,应限制发电机负荷,以降低发电机温度。
 
5:轴承加润滑脂过多或过少,应按规定加润滑脂,通常为轴承室的1/2~1/3(转速低的取上限,转速高的取下限),并以不超过轴承室的70%为宜。
 
6:轴承磨损。若磨损不严重,使轴承局部过热;若磨损严重,有可能使定子和转子摩擦,造成定子和转子避部过热。应检查轴承有无噪音,若发现定子和转子摩擦,应立即停机进行检修或更换轴承。
 
7:定子铁芯绝缘损坏,引起片间短路,造成铁芯局部的涡流损失增加而发热,严重时会使定子绕组损坏。应立即停机进行检修。
 
8:定子绕组的并联导线断裂,使其他导线的电流增大而发热。应立即停机进行检修。
 
发电机中性线对地有异常电压
 
1:正常情况下,由于高次谐波影响或制造工艺等原因造成各磁极下的气隙不均、磁势不等而出现的很低电压,若电压在一至数伏,不会有危险,不必处理。
 
2:发电机绕组有短路或对地绝缘不良,导致电设备及发电机性能变坏,容易发热,应及时检修,以免事故扩大。
 
3:空载时中性线对地无电压,而有负荷时出现电压,是由于三相不平衡引起的,应调整三相负荷使其基本平衡。
 
发电机电流过大
 
1:负荷过大,应减轻负荷。
 
2:输电线路发生相间短路或接地故障,应对线路进行检修,故障排除后即可恢复正常。
 
发电机端电压过高
 
1:与电网并列的发电机电网电压过高,应降低并列的发电机的电压。
 
2:励磁装置的故障引起过励磁,应及时检修励磁装置。
 
功率不足
 
由于励磁装置电压源复励补偿不足,不能提供电枢反应所需的励磁电流,使发电机端电压低于电网电压,送不出额定无功功率,应采取下列措施:
 
1:在发电机与励磁电抗器之间接入一台三相调压器,以提高发电机端电压,使励磁装置的磁势逐渐增大。
 
2:改变励磁装置电压磁通势与发电机端电压的相位,使合成总磁通势增大,可在电抗器每相绕组两端并联数千欧、10W的电阻。
 
3:减小变阻器的阻值,使发电机的励磁电流增大。
 
定子绕组绝缘击穿、短路
 
1:定子绕组受潮。对于长期停用或经较长时间检修的发电机、投入运行前应测量绝缘电阻,不合格者不准投入运行。受潮发电机要进行烘干处理。
 
2:绕组本身缺陷或检修工艺不当,造成绕组绝缘击穿或机械损伤。应按规定的绝缘等级选择绝缘材料,嵌装绕组及浸漆干燥等要严格按工艺要求进行。
 
3:绕组过热。绝缘过热后会使绝缘性能降低,有时在高温下会很快造成绝缘击穿。应加强日常的巡视检查,防止发电机各部分发生过热而损坏绕组绝缘。
 
4:绝缘老化。一般发电机运行15~20年以上,其绕组绝缘老化,电气性能变化,甚至使绝缘击穿。要做好发电机的检修及预防性试验,若发现绝缘不合格,应及时更换有缺陷的绕组绝缘或更换绕组,以延长发电机的使用寿命。
 
5:发电机内部进入金属异物,在检修发电机后切勿将金属物件、零件或工具遗落到定子膛中;绑紧转子的绑扎线、紧固端部零件,以不致发生由于离心力作用而松脱。
 
6:过大电压击穿:
①、线路遭受雷击,而防雷保护不完善。应完善防雷保护设施。②、误操作,如在空载时,将发电机电压升得过高。应严格按操作规程对发电机进行升压,防止误操作。③、发电机内部过电压,包括操作过电压、弧光接地过电压和谐振过电压等,应加强绕组绝缘预防性试验,及时发现和消除定子绕组绝缘中存在的缺陷。
定子铁芯松驰:
由于制造装配不当,铁芯没有紧固好。如果是整个铁芯松驰,对于小型发电机,可用两块小于定子绕组端部内径的铁板,穿上双头螺栓,收紧铁芯。待恢复原形后,再将铁芯原来夹紧螺栓紧因。如果局部性铁芯松弛,可先在松弛片间涂刷硅钢片漆,再在松弛部分打入硬质绝缘材料即可。
 
铁芯片间短路
 
1:铁芯叠片松弛,当发电机运转时铁芯产生振动而损坏绝缘;铁芯片个别地方绝缘受损伤或铁芯局部过热,使绝缘老化,就按原计划条中的方法进行处理。
 
2:铁芯片边缘有毛刺或检修时受机械损伤。应用细锉刀除去毛刺,修整损伤处,清洁表面,再涂上一层硅钢片漆。
 
3:有焊锡或铜粒短接铁芯,应刮除或凿除金属熔接焊点,处理好表面。
 
4:绕组发生弧光短路,也可能造成铁芯短路,应将烧损部分用凿子清除后,处理好表面。
 
发电机失去剩磁,起动时不能发电
 
1:停机后经常失去剩磁,是由于励磁机磁极所用的材料接近软钢,剩磁较少。当停机后励磁绕组没有电流时磁场就消失,应备有蓄电池,在发电前先进行充磁。
 
2:发电机的磁极失去磁性,应在绕组中通入比额定电流大的直流电流(时间很短)进行充磁,即能恢复足够的剩磁。
 
自动励磁装置的励磁电抗器温度过高
 
1:电抗器线圈局部短路,应检修电抗器。
 
2:电抗器磁路的气隙过大,应调整磁路气隙。
 
发电机起动后,电压升不起来
 
1:励磁回路断线,使电压升不起来。应检查励磁回路有无断线,接触是否良好。
 
2:剩磁消失,如果励磁机电压表无批示说明剩磁消失,应对励磁机充磁。
 
3:励磁机的磁场线圈极性接反,应将它的正、负连接线对换。
 
4:在发电机检修中做某些试验时误把磁场线圈通以反向直流电,导致剩磁消失或反向,应重新进行充磁