Silnik krokowy jest urządzeniem o dyskretnym ruchu, które ma istotne połączenie z nowoczesną technologią sterowania cyfrowego.W obecnym krajowym cyfrowym systemie sterowania szeroko stosowane są silniki krokowe.Wraz z pojawieniem się w pełni cyfrowych systemów serwo prądu przemiennego, serwosilniki prądu przemiennego są coraz częściej stosowane w cyfrowych systemach sterowania.Aby dostosować się do trendu rozwojowego sterowania cyfrowego, jako silniki wykonawcze w układach sterowania ruchem stosowane są najczęściej silniki krokowe lub w pełni cyfrowe serwomotory prądu przemiennego.Chociaż oba są podobne w trybie sterowania (ciąg impulsów i sygnał kierunkowy), istnieją duże różnice w wydajności i zastosowaniach.Teraz porównaj wydajność obu.
Dokładność sterowania jest inna
Kąty kroku dwufazowych hybrydowych silników krokowych wynoszą na ogół 3,6 stopnia i 1,8 stopnia, a kąty kroku pięciofazowych hybrydowych silników krokowych wynoszą na ogół 0,72 stopnia i 0,36 stopnia.Istnieją również wysokowydajne silniki krokowe z mniejszymi kątami kroku.Na przykład silnik krokowy wyprodukowany przez firmę Stone Company do wolnoobrotowych obrabiarek drutowych ma kąt kroku 0,09 stopnia;trójfazowy hybrydowy silnik krokowy firmy BERGER LAHR ma kąt kroku 0,09 stopnia.Przełącznik DIP jest ustawiony na 1,8 stopnia, 0,9 stopnia, 0,72 stopnia, 0,36 stopnia, 0,18 stopnia, 0,09 stopnia, 0,072 stopnia, 0,036 stopnia, co jest zgodne z kątem kroku dwufazowych i pięciofazowych hybrydowych silników krokowych.
Dokładność sterowania serwomotoru prądu przemiennego jest gwarantowana przez enkoder obrotowy na tylnym końcu wału silnika.W przypadku silnika ze standardowym enkoderem 2500 linii odpowiednik impulsu wynosi 360 stopni/10000=0,036 stopnia ze względu na technologię poczwórnej częstotliwości wewnątrz sterownika.W przypadku silnika z enkoderem 17-bitowym za każdym razem, gdy sterownik otrzyma 217=131072 impulsów, silnik wykonuje jeden obrót, czyli jego odpowiednik impulsu wynosi 360 stopni/131072=9,89 sekundy.Jest to 1/655 odpowiednika impulsu silnika krokowego o kącie kroku 1,8 stopnia.
Charakterystyki niskich częstotliwości są różne:
Silniki krokowe są podatne na wibracje o niskiej częstotliwości przy niskich prędkościach.Częstotliwość drgań jest powiązana ze stanem obciążenia i pracą kierowcy.Powszechnie uważa się, że częstotliwość drgań stanowi połowę częstotliwości startowej silnika bez obciążenia.To zjawisko drgań o niskiej częstotliwości, uwarunkowane zasadą działania silnika krokowego, jest bardzo niekorzystne dla normalnej pracy maszyny.Gdy silnik krokowy pracuje z małą prędkością, w celu przezwyciężenia zjawiska wibracji o niskiej częstotliwości należy zasadniczo zastosować technologię tłumienia, taką jak dodanie tłumika do silnika lub zastosowanie technologii podziału w sterowniku itp.
Serwosilnik AC pracuje bardzo płynnie i nie wibruje nawet przy niskich prędkościach.System serwo AC posiada funkcję tłumienia rezonansu, która może pokryć brak sztywności maszyny, a system posiada wewnątrz systemu funkcję analizy częstotliwości (FFT), która może wykryć punkt rezonansu maszyny i ułatwić regulację systemu.
Charakterystyki momentowo-częstotliwościowe są różne:
Wyjściowy moment obrotowy silnika krokowego maleje wraz ze wzrostem prędkości i gwałtownie spada przy wyższych prędkościach, więc jego maksymalna prędkość robocza wynosi zazwyczaj 300-600 obr./min.Serwosilnik prądu przemiennego ma wyjściowy stały moment obrotowy, to znaczy może generować znamionowy moment obrotowy w ramach swojej prędkości znamionowej (zwykle 2000 obr./min lub 3000 obr./min) i jest to stała moc wyjściowa powyżej prędkości znamionowej.
Zdolność do przeciążenia jest inna:
Silniki krokowe na ogół nie mają zdolności przeciążeniowej.Silnik serwo prądu przemiennego ma dużą zdolność przeciążeniową.Weźmy na przykład serwosystem Panasonic AC, który ma możliwość przeciążenia prędkości i momentu obrotowego.Jego maksymalny moment obrotowy jest trzykrotnością momentu znamionowego, który można wykorzystać do pokonania momentu bezwładności obciążenia bezwładnościowego w momencie rozruchu.Ponieważ silnik krokowy nie ma tego rodzaju wytrzymałości na przeciążenia, aby przy wyborze modelu pokonać ten moment bezwładności, często konieczne jest dobranie silnika o większym momencie obrotowym, a maszyna nie potrzebuje tak dużego momentu obrotowego podczas pracy. normalna praca, więc pojawia się moment obrotowy.Zjawisko marnotrawstwa.
Wydajność biegu jest inna:
Sterowanie silnikiem krokowym odbywa się w pętli otwartej.Jeśli częstotliwość rozruchu jest zbyt wysoka lub obciążenie jest zbyt duże, łatwo może nastąpić utrata kroku lub przeciągnięcie.Gdy prędkość jest zbyt wysoka, łatwo może nastąpić przekroczenie prędkości, gdy prędkość jest zbyt wysoka.Dlatego też, aby zapewnić dokładność jego kontroli, należy się z nim odpowiednio obchodzić.Problemy ze wznoszeniem i zwalnianiem.System serwonapędu AC to sterowanie w pętli zamkniętej.Napęd może bezpośrednio próbkować sygnał sprzężenia zwrotnego z enkodera silnika i tworzą się wewnętrzne pętle położenia i prędkości.Ogólnie rzecz biorąc, nie będzie utraty kroku ani przeregulowania silnika krokowego, a wydajność sterowania będzie bardziej niezawodna.
Wydajność reakcji na prędkość jest inna:
Przyspieszenie silnika krokowego od zatrzymania do prędkości roboczej (zwykle kilkaset obrotów na minutę) zajmuje 200-400 milisekund.Wydajność przyspieszania układu serwo AC jest lepsza.Biorąc za przykład serwomotor CRT AC, przyspieszenie od prędkości statycznej do prędkości znamionowej 3000 obr./min zajmuje tylko kilka milisekund, co można wykorzystać w sytuacjach kontrolnych wymagających szybkiego uruchamiania i zatrzymywania.
Podsumowując, układ serwo AC pod wieloma względami przewyższa silnik krokowy.Jednak w mniej wymagających sytuacjach silniki krokowe są często używane jako silniki wykonawcze.Dlatego w procesie projektowania układu sterowania należy kompleksowo uwzględnić różne czynniki, takie jak wymagania dotyczące sterowania i koszt, oraz wybrać odpowiedni silnik sterujący.
Silnik krokowy to siłownik, który przetwarza impulsy elektryczne na przemieszczenie kątowe.W skrócie: gdy sterownik krokowy odbierze sygnał impulsowy, napędza silnik krokowy, aby obrócił się o stały kąt (i kąt kroku) w ustawionym kierunku.
Możesz kontrolować przemieszczenie kątowe, kontrolując liczbę impulsów, aby osiągnąć cel, jakim jest dokładne pozycjonowanie;jednocześnie można kontrolować prędkość i przyspieszenie obrotu silnika, kontrolując częstotliwość impulsów, aby osiągnąć cel regulacji prędkości.
Istnieją trzy rodzaje silników krokowych: z magnesami trwałymi (PM), reaktywne (VR) i hybrydowe (HB).
Krokowy magnes trwały jest zwykle dwufazowy, z małym momentem obrotowym i objętością, a kąt kroku wynosi zwykle 7,5 stopnia lub 15 stopni;
Krok reaktywny jest zazwyczaj trójfazowy, który może realizować duży moment obrotowy, a kąt kroku wynosi zazwyczaj 1,5 stopnia, ale hałas i wibracje są bardzo duże.W krajach rozwiniętych, takich jak Europa i Stany Zjednoczone, został wyeliminowany w latach 80. XX wieku;
hybrydowy stepper odnosi się do połączenia zalet typu z magnesem trwałym i typu reaktywnego.Dzieli się na dwufazowy i pięciofazowy: dwufazowy kąt kroku wynosi zwykle 1,8 stopnia, a pięciofazowy kąt kroku wynosi zazwyczaj 0,72 stopnia.Ten typ silnika krokowego jest najczęściej stosowany.
Czas publikacji: 25 marca 2023 r