Каква е разликата между серво мотор и стъпков двигател?

В съвременната индустрия двигателите са неразделна част. Има много видове двигатели, от коитосерво моториистъпкови двигателиса две често срещани. Въпреки че и двете се използват за управление на движенията на машината, има голяма разлика между тях. В тази статия ще представим принципа на работа, разликите в производителността и областите на приложение на серво моторите и стъпковите двигатели.

 

Разлика в принципа на работа

Серво моторите и стъпковите двигатели работят на различни принципи. Серво моторът е система за управление със затворен контур, която контролира скоростта и позицията на двигателя чрез сигнали за обратна връзка. Серво моторите обикновено се състоят от двигател, енкодер, контролер и захранване. Енкодерът се използва за измерване на позицията и скоростта на двигателя, а контролерът регулира движението на двигателя според сигнала за обратна връзка от енкодера. Серво моторите имат висока точност на управление и могат да реализират високоскоростно и прецизно движение.

 

 

Стъпковият двигател е система за управление с отворена верига, която контролира скоростта и позицията на двигателя чрез управление на импулсния сигнал на двигателя. Стъпковият двигател обикновено се състои от двигател, драйвер и контролер. Контролерът изпраща импулсни сигнали към водача, а драйверът преобразува импулсните сигнали в движение за двигателя. Точността на управление на стъпковия двигател е относително ниска, но позволява прецизно управление на позицията.

 

Разлика в производителността

 

1. Различни нискочестотни характеристики

Стъпковите двигатели са склонни към нискочестотни вибрации при ниски скорости. Честотата на вибрациите е свързана със състоянието на натоварване и производителността на водача и обикновено се счита, че честотата на вибрациите е половината от стартовата честота на празен ход на двигателя. Този феномен на нискочестотни вибрации, решен от принципа на работа на стъпковия двигател, е много неблагоприятен за нормалната работа на машината. Когато стъпковият двигател работи на ниска скорост, той обикновено трябва да се използва за амортизираща технология за преодоляване на феномена на нискочестотните вибрации, като например добавяне на амортисьор към двигателя или използване на технология за подразделяне на драйвера и т.н.

 

AC серво моторите работят много гладко и не вибрират дори при ниски скорости. AC сервосистемата има функция за потискане на резонанса, която може да покрие липсата на твърдост на машината, а системата има функция за вътрешна разделителна способност на честотата (FFT), която може да открие резонансната точка на машината, така че да е лесна за регулиране системата.

 

2. Различни характеристики на въртящия момент и честотата

Изходният въртящ момент на стъпковия двигател намалява с увеличаването на скоростта на въртене и намалява рязко при по-висока скорост на въртене, така че максималната му работна скорост обикновено е 300-600rpm.

 

Променливотоков серво мотор за изходен постоянен въртящ момент, тоест при номиналната си скорост (обикновено 2000 об./мин. или 3000 об./мин.), може да изведе номинален въртящ момент при номинална скорост над постоянната изходна мощност.

 

3. различен капацитет на претоварване

Стъпковият двигател обикновено няма капацитет за претоварване. AC серво моторът има силен капацитет на претоварване. Panasonic AC сервосистема, например, има капацитет за претоварване на скоростта и въртящ момент. Максималният му въртящ момент е три пъти по-висок от номиналния въртящ момент, който може да се използва за преодоляване на инерционния момент на инерционните товари в момента на стартиране. Стъпков двигател, тъй като няма такъв капацитет на претоварване, за да се преодолее този момент на инерция при избора, често трябва да се избере двигател с по-голям въртящ момент и машината не се нуждае от толкова много въртящ момент по време на нормална работа, ще има загуба на феномен на въртящия момент.

 

4. Различна производителност на операцията

Управление на стъпков двигател за управление с отворен цикъл, началната честота е твърде висока или натоварването е твърде голямо, предразположено към загуба на стъпки или блокиране на феномена на спиране на скоростта е твърде високо предразположено към феномена на превишаване, така че за да се осигури точност на неговия контрол, той трябва да се справи с проблема със скоростта нагоре и надолу. Система за променливотоково серво задвижване за управление със затворен контур, водачът може да бъде директно върху вземането на проби от сигнала за обратна връзка на енкодера на двигателя, вътрешният състав на контура на позицията и контура на скоростта, обикновено не се появява в стъпковия двигател на феномена на загуба на стъпки или превишаване, ефективността на контрола е по-надеждна.

Разлика в приложението

Стъпковите двигатели обикновено се движат на стъпки, като всяка стъпка е фиксиран ъгъл и следователно се представят добре в приложения, които изискват просто управление с отворен цикъл и относително ниска точност. Следователно стъпковите двигатели са подходящи за някои приложения, които не изискват особено висока точност на позициониране, като принтери, скенери, мастиленоструйни принтери и т.н.

 

За разлика от тях, серво моторите работят по-добре в приложения с по-строги изисквания за контрол на движението. Серво моторите използват система за обратна връзка, която осигурява по-висока точност на управление и динамична реакция. Това прави серво моторите подходящи за приложения, които изискват високо прецизно позициониране, скорост и контрол на позицията, като машини с ЦПУ, роботи, самолети и др. Серво системите постигат по-прецизен контрол на движението чрез постоянно регулиране на изхода, за да елиминират грешките.

 

Накратко, въпреки че и серво моторите, и стъпковите двигатели се използват за управление на движенията на машината, има голяма разлика между тях. Серво моторът е система за управление със затворен контур с висока точност на управление, подходяща за високоскоростно движение с висока точност; стъпковият двигател е система за управление с отворен цикъл с по-ниска цена, подходяща за прецизен контрол на позицията. При практически приложения подходящият тип двигател трябва да бъде избран според специфичните нужди.