Стъпкови мотори срещу серво мотори - Избор на мотор

Изборът между серво мотор и стъпков двигател може да бъде доста предизвикателство, включващо балансирането на няколко фактора на проектиране. Съображенията за разходите, въртящия момент, скоростта, ускорението и схемите на задвижването играят важна роля при избора на най-добър двигател за вашето приложение.

Основни разлики между стъпкови и серво мотори

Степър и серво мотори се различават по два основни начина, в основната им конструкция и как се контролират. Стъпкови двигатели имат голям брой полюси, магнитни двойки от северни и южни полюси, генерирани от постоянен магнит или електрически ток, обикновено от 50 до 100 полюса. За сравнение, серво моторите имат много малко полюси, често от общо 4 до 12. Всеки стълб предлага естествена точка на спиране на вала на двигателя. По-големият брой полюси позволява стъпковият мотор да се движи точно и прецизно между всеки полюс и позволява да се използва стъпчър без обратна връзка за много приложения. Сервомоторите често изискват енкодер на позицията, за да следи положението на вала на двигателя, особено ако се изискват прецизни движения.

Движението на стъпков двигател до точното му положение е много по-лесно, отколкото при управлението на серво мотор. При стъпков двигател един единствен импулс на задвижване ще премести вала на двигателя на една стъпка, от един полюс на друг. Тъй като размерът на стъпката на даден мотор е фиксиран на определено количество въртене, преместването в точна позиция е просто въпрос на изпращане на правилния брой импулси. В противовес на сервомоторите прочетете разликата между текущото положение на кодиращото устройство и позицията, на която са били командирани, и само тока, необходим за преминаване към правилната позиция. С днешната дигитална електроника стъпковите мотори са много по-лесни за управление от серво моторите.

Стъпкови предимства

Стъпковите двигатели предлагат няколко предимства пред сервомоторите извън по-големия брой полюси и по-лесно управление на задвижването. Дизайнът на стъпковия двигател осигурява постоянен въртящ момент, без да е необходим захранването на двигателя. Въртящият момент на стъпков двигател при ниски скорости е по-голям от серво мотор със същия размер. Едно от най-големите предимства на стъпкови двигатели е тяхната относително ниска цена и наличност.

Серво Предимства

За приложения, при които е необходима висока скорост и висок въртящ момент, серво моторите свети. Стъпковите мотори вървят около скорости от 2000 об / мин, а серво моторите са многократно по-бързи. Сервомоторите поддържат и високи обороти на въртящия момент, до 90% от номиналния въртящ момент се предлага от серво при висока скорост. Сервомоторите са също по-ефективни от стъпкови двигатели с ефективност между 80-90%. Сервомоторът може да осигури приблизително два пъти номиналния си въртящ момент за кратки периоди, осигурявайки капацитет за извличане, когато е необходимо. В допълнение, серво моторите са доста, достъпни на променлив и постоянен ток и не вибрират или страдат от резонансни проблеми.

Стъпкови ограничения

За всички техни предимства, стъпкови двигатели имат няколко ограничения, които могат да доведат до значителни проблеми при внедряването и експлоатацията в зависимост от вашето приложение. Стъпковите двигатели нямат резервна мощност. Всъщност, стъпкови двигатели губят значителна част от въртящия момент, когато се приближават към максималната скорост на водача. За типична е загуба от 80% от номиналния въртящ момент при 90% от максималната скорост. Стъпковите двигатели също не са толкова добри, колкото серво моторите при ускоряване на натоварването. Опитвайки се да ускори натоварването твърде бързо, когато стъпката не може да генерира достатъчно въртящ момент, за да премине към следващата стъпка, преди следващият импулс на задвижване да доведе до прескочена стъпка и загуба на позиция. Ако точността на позицията е от съществено значение, натоварването на мотора никога не трябва да превишава въртящия момент или стъпката трябва да се комбинира с енкодер на позицията, за да се осигури точност на позицията. Стъпковите двигатели също страдат от проблеми с вибрации и резонанс. При определени скорости, частично в зависимост от динамиката на натоварването, стъпковият мотор може да влезе в резонанс и да не може да задвижи товара.

Това води до прескочени стъпки, блокирани двигатели, прекомерни вибрации и шум.

Серво ограничения

Сервомоторите са в състояние да доставят повече мощност от стъпковите двигатели, но изискват много по-сложни схеми на задвижване и позиционна обратна връзка за точно позициониране. Серво моторите също са много по-скъпи от стъпкови двигатели и често са по-трудни за намиране. Серво моторите често изискват скоростни кутии, особено за работа с по-ниска скорост. Изискването за предавателна кутия и енкодер на позицията прави проектирането на серво мотори по-механично сложно и увеличава изискванията за поддръжка на системата. На всичкото отгоре, серво моторите са по-скъпи от стъпковите мотори, преди да се добавят на цената на енкодера на позицията.

резюме

Изборът на най-добрия мотор за вашето приложение зависи от няколко ключови критерия за проектиране на вашата система, включително разходи, изисквания за точност на позициониране, изисквания за въртящ момент, наличие на задвижваща мощност и изисквания за ускорение. Като цяло, серво моторите са най-подходящи за приложения с висока скорост, с висока въртящ момент, докато стъпкови двигатели са по-подходящи за по-ниски ускорения, приложения с висок въртящ момент.