Der Schrittmotor ist ein diskretes Bewegungsgerät, das eine wesentliche Verbindung zur modernen digitalen Steuerungstechnologie aufweist.Im aktuellen digitalen Steuersystem für den Haushalt werden häufig Schrittmotoren verwendet.Mit dem Aufkommen volldigitaler AC-Servosysteme werden AC-Servomotoren zunehmend in digitalen Steuerungssystemen eingesetzt.Um dem Entwicklungstrend der digitalen Steuerung gerecht zu werden, werden in Bewegungssteuerungssystemen meist Schrittmotoren oder volldigitale AC-Servomotoren als Führungsmotoren eingesetzt.Obwohl beide im Steuerungsmodus (Impulsfolge und Richtungssignal) ähnlich sind, gibt es große Unterschiede in der Leistung und den Einsatzmöglichkeiten.Vergleichen Sie nun die Leistung der beiden.
Die Regelgenauigkeit ist unterschiedlich
Die Schrittwinkel von Zweiphasen-Hybrid-Schrittmotoren betragen im Allgemeinen 3,6 Grad und 1,8 Grad und die Schrittwinkel von Fünfphasen-Hybrid-Schrittmotoren betragen im Allgemeinen 0,72 Grad und 0,36 Grad.Es gibt auch einige Hochleistungs-Schrittmotoren mit kleineren Schrittwinkeln.Beispielsweise hat ein Schrittmotor der Stone Company für sich langsam bewegende Drahtwerkzeugmaschinen einen Schrittwinkel von 0,09 Grad;Ein dreiphasiger Hybrid-Schrittmotor von BERGER LAHR hat einen Schrittwinkel von 0,09 Grad.Der DIP-Schalter ist auf 1,8 Grad, 0,9 Grad, 0,72 Grad, 0,36 Grad, 0,18 Grad, 0,09 Grad, 0,072 Grad, 0,036 Grad eingestellt, was mit dem Schrittwinkel von Zweiphasen- und Fünfphasen-Hybrid-Schrittmotoren kompatibel ist.
Die Regelgenauigkeit des AC-Servomotors wird durch den Drehgeber am hinteren Ende der Motorwelle gewährleistet.Bei einem Motor mit einem standardmäßigen 2500-Zeilen-Encoder beträgt das Impulsäquivalent 360 Grad/10000=0,036 Grad aufgrund der Vierfachfrequenztechnologie im Treiber.Bei einem Motor mit einem 17-Bit-Encoder führt der Motor jedes Mal, wenn der Treiber 217 = 131072 Impulse empfängt, eine Umdrehung aus, d. h. sein Impulsäquivalent beträgt 360 Grad/131072 = 9,89 Sekunden.Es beträgt 1/655 des Impulsäquivalents eines Schrittmotors mit einem Schrittwinkel von 1,8 Grad.
Die Niederfrequenzeigenschaften sind unterschiedlich:
Schrittmotoren neigen bei niedrigen Drehzahlen zu niederfrequenten Vibrationen.Die Vibrationsfrequenz hängt vom Beladungszustand und der Leistung des Fahrers ab.Es wird allgemein angenommen, dass die Vibrationsfrequenz die Hälfte der Leerlauffrequenz des Motors beträgt.Dieses durch das Arbeitsprinzip des Schrittmotors bedingte niederfrequente Vibrationsphänomen ist für den normalen Betrieb der Maschine sehr ungünstig.Wenn der Schrittmotor mit niedriger Geschwindigkeit arbeitet, sollte im Allgemeinen eine Dämpfungstechnologie verwendet werden, um das niederfrequente Vibrationsphänomen zu überwinden, z. B. das Hinzufügen eines Dämpfers zum Motor oder die Verwendung einer Unterteilungstechnologie am Treiber usw.
Der AC-Servomotor läuft sehr ruhig und vibriert auch bei niedrigen Geschwindigkeiten nicht.Das AC-Servosystem verfügt über eine Resonanzunterdrückungsfunktion, die mangelnde Steifigkeit der Maschine ausgleichen kann, und das System verfügt über eine Frequenzanalysefunktion (FFT) im System, die den Resonanzpunkt der Maschine erkennen und die Systemanpassung erleichtern kann.
Die Moment-Frequenz-Kennlinien sind unterschiedlich:
Das Ausgangsdrehmoment des Schrittmotors nimmt mit zunehmender Geschwindigkeit ab und fällt bei höherer Geschwindigkeit stark ab, sodass seine maximale Arbeitsgeschwindigkeit im Allgemeinen 300–600 U/min beträgt.Der AC-Servomotor hat eine konstante Drehmomentabgabe, das heißt, er kann innerhalb seiner Nenndrehzahl (im Allgemeinen 2000 U/min oder 3000 U/min) ein Nenndrehmoment abgeben und oberhalb der Nenndrehzahl eine konstante Leistungsabgabe liefern.
Die Überlastfähigkeit ist unterschiedlich:
Schrittmotoren sind grundsätzlich nicht überlastfähig.Der AC-Servomotor verfügt über eine starke Überlastfähigkeit.Nehmen Sie als Beispiel das AC-Servosystem von Panasonic, es verfügt über Geschwindigkeitsüberlastungs- und Drehmomentüberlastungsfunktionen.Sein maximales Drehmoment beträgt das Dreifache des Nenndrehmoments, das zur Überwindung des Trägheitsmoments der Trägheitslast im Moment des Anfahrens genutzt werden kann.Da der Schrittmotor nicht über eine solche Überlastfähigkeit verfügt, ist es zur Überwindung dieses Trägheitsmoments bei der Modellauswahl häufig erforderlich, einen Motor mit einem größeren Drehmoment auszuwählen, und die Maschine benötigt dabei kein so großes Drehmoment Normalbetrieb, daher erscheint das Drehmoment.Das Phänomen der Verschwendung.
Die Laufleistung ist anders:
Die Steuerung des Schrittmotors ist eine Open-Loop-Steuerung.Wenn die Startfrequenz zu hoch oder die Last zu groß ist, kommt es leicht zu Schrittverlusten oder zum Abwürgen.Wenn die Geschwindigkeit zu hoch ist, kommt es leicht zu einem Überschwingen, wenn die Geschwindigkeit zu hoch ist.Um seine Kontrollgenauigkeit zu gewährleisten, sollte es daher ordnungsgemäß gehandhabt werden.Probleme beim Aufstieg und bei der Verzögerung.Das AC-Servoantriebssystem ist eine Regelung mit geschlossenem Regelkreis.Der Antrieb kann das Rückkopplungssignal des Motor-Encoders direkt abtasten und die interne Positionsschleife und Geschwindigkeitsschleife werden gebildet.Im Allgemeinen kommt es zu keinem Schrittverlust oder Überschwingen des Schrittmotors und die Steuerungsleistung ist zuverlässiger.
Die Geschwindigkeitsreaktionsleistung ist unterschiedlich:
Es dauert 200–400 Millisekunden, bis ein Schrittmotor vom Stillstand auf die Arbeitsgeschwindigkeit beschleunigt (in der Regel mehrere hundert Umdrehungen pro Minute).Die Beschleunigungsleistung des AC-Servosystems ist besser.Am Beispiel des CRT-Wechselstromservomotors dauert es nur wenige Millisekunden, um von statisch auf seine Nenngeschwindigkeit von 3000 U/min zu beschleunigen, was bei Steuerungsvorgängen verwendet werden kann, die einen schnellen Start und Stopp erfordern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das AC-Servosystem dem Schrittmotor in vielen Leistungsaspekten überlegen ist.In einigen weniger anspruchsvollen Fällen werden Schrittmotoren jedoch häufig als Führungsmotoren eingesetzt.Daher sollten im Entwurfsprozess des Steuerungssystems verschiedene Faktoren wie Steuerungsanforderungen und Kosten umfassend berücksichtigt und ein geeigneter Steuerungsmotor ausgewählt werden.
Ein Schrittmotor ist ein Aktuator, der elektrische Impulse in Winkelverschiebungen umwandelt.Laienhaft ausgedrückt: Wenn der Schritttreiber ein Impulssignal empfängt, treibt er den Schrittmotor an, um einen festen Winkel (und Schrittwinkel) in die eingestellte Richtung zu drehen.
Sie können die Winkelverschiebung steuern, indem Sie die Anzahl der Impulse steuern, um so den Zweck einer genauen Positionierung zu erreichen.Gleichzeitig können Sie die Geschwindigkeit und Beschleunigung der Motordrehung steuern, indem Sie die Impulsfrequenz steuern, um so den Zweck der Geschwindigkeitsregulierung zu erreichen.
Es gibt drei Arten von Schrittmotoren: Permanentmagnet (PM), reaktive (VR) und Hybrid (HB).
Permanentmagnet-Schritte erfolgen im Allgemeinen zweiphasig mit geringem Drehmoment und geringem Volumen. Der Schrittwinkel beträgt im Allgemeinen 7,5 Grad oder 15 Grad.
Der reaktive Schritt ist im Allgemeinen dreiphasig, wodurch ein großes Drehmoment erzielt werden kann. Der Schrittwinkel beträgt im Allgemeinen 1,5 Grad, aber die Geräusche und Vibrationen sind sehr groß.In entwickelten Ländern wie Europa und den Vereinigten Staaten wurde es in den 1980er Jahren abgeschafft;
Der Hybridschrittmotor bezieht sich auf die Kombination der Vorteile des Permanentmagnettyps und des reaktiven Typs.Es ist in zwei Phasen und fünf Phasen unterteilt: Der Zweiphasen-Schrittwinkel beträgt im Allgemeinen 1,8 Grad und der Fünfphasen-Schrittwinkel beträgt im Allgemeinen 0,72 Grad.Dieser Schrittmotortyp ist der am weitesten verbreitete.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 25. März 2023