环境模拟老化设备中常用的步进电机与伺服电机的优劣势 对比分析

所谓步进电机就是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

所谓伺服电机就是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

在环境模拟老化试验设备中，尤其是摆管淋雨试验装置、换气热老化试验箱等存在有均有位移要求的试验设备中经常会用到步进电机或者是伺服电机，那么在环境模拟老化试验设备中到底是用伺服电机好还是用步进电机会更好呢？其实所有的设备设计生产中，都会根据控制系统及zui终设备运行需要达到的目标值来确定到底是使用哪种电机会更好，而不是仅仅从配套电机的价格来确定好坏，一定是以满足设备zui终运行效果的*搭配才是的。所以我们必须先学习一下步进电机和伺服电机本身的优劣势，再来应对试验设备zui终要在什么样的点位上满足什么样的要求来决定到底是哪种电机更实用，实用效果*就是的搭配。

步进电机其实是一种感应电机，它是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。伺服电机主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很的控制电机的转动，从而实现的定位，可以达到0.001mm。直流伺服电机又分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护不方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合；无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境；交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，zui高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用，从这点来看在环境类老化试验设备中，对于试验样件要求有低速平稳运行的应用的配套设备我们可以采用伺服电机来控制其运行系统。

伺服电机相比步进电机的优点：

一、 低频特性

步进电机在低速运行时会出现低频振动现象，电机运行平稳性略于伺服电机。

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。

二、矩频特性

步进电机的输出力矩会随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，步进电机在高速时力矩会很小 

交流伺服电机为恒力矩输出，在其额定转速内能保持力矩不变，都能输出额定转矩。

三、控制精度

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，选型时电机出力要有充分余量，应处理好起、降速问题。 

伺服电机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，电机和驱动器内部构成闭环控制，在其额定力矩内不会出现步进电机的丢步情况，出现过冲情况能补回来，控制性精度能更为可靠。

步进电机相比伺服电机的优点：

一、 运行性能

步进电机运行跟踪实施特性优于伺服电机，由于步进电机每发一个脉冲走一个角度，发脉信号电机就会走不会有延时，而伺服电机为闭环控制，发完脉冲和编码返回对比处理，如有过冲在转回去，有一定延时，踪踪特性差于步进电机。例如：用雕刻机画一个圆形，伺服电机没步进电机画的好。在频繁正反转跟踪特性要求较高的场合必需使用步进电机。

二、操作设置

步机电机驱动设置简单，只需将电流，细分设好就可以，伺服驱动器有上百个参数设置，设置很繁琐

三、电机

同等扭力电机步进电机要远小于伺服电机，如6NM电机，步进电机86就可以作到，而伺服电机要110以上。

步进电机价格远低于伺服电机。

在实际的试验设备设计及生产中我们要根据客户的zui终要求来确定，设备控制系统的至关重要的点在哪里，满足这个点的基础条件的看步进电机和伺服电机在这一特定条件下是否具有优势，zui终我们再来确定*的配套方案，只有满足客户需要的合理设计才是zui科学的设计，只有满足客户实际使用性能的产品zui终才会被客户认同，才会被市场认同。所以真正的优势环境类模拟老化试验设备的生产制造商不是什么都用zui贵的去做配套控制，而是用*的方案解决客户的zui大难题就是实力的制造商！

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