工控自動化技術文摘：二相與五相步進電機的差異

步bu進jin電dian機ji是shi一yi種zhong離li散san運yun動dong的de裝zhuang置zhi，它ta和he現xian代dai數shu字zi控kong製zhi技ji術shu有you著zhe本ben質zhi的de聯lian係xi。在zai目mu前qian國guo內nei的de數shu字zi控kong製zhi係xi統tong中zhong，步bu進jin電dian機ji的de應ying用yong十shi分fen廣guang泛fan。隨sui著zhe全quan數shu字zi式shi交jiao流liu伺si服fu係xi統tong的de出chu現xian，交jiao流liu伺si服fu電dian機ji也ye越yue來lai越yue多duo地di應ying用yong於yu數shu字zi控kong製zhi係xi統tong中zhong。為wei了le適shi應ying數shu字zi控kong製zhi的de發fa展zhan趨qu勢shi，運yun動dong控kong製zhi係xi統tong中zhong大da多duo采cai用yong步bu進jin電dian機ji或huo全quan數shu字zi式shi交jiao流liu伺si服fu電dian機ji作zuo為wei執zhi行xing電dian動dong機ji。雖sui然ran兩liang者zhe在zai控kong製zhi方fang式shi上shang相xiang似si（脈衝串和方向信號），但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異。現就二者的使用性能作一比較。

　　一、控製精度不同

兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°、 1.8°，五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進電機步距角更小。如四通公司生產的一種用於慢走絲機床的步進電機，其步距角為0.09°；德國百格拉公司（BERGER LAHR）生產的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關設置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。

交流伺服電機的控製精度由電機軸後端的旋轉編碼器保證。以鬆下全數字式交流伺服電機為例，對於帶標準2500線編碼器的電機而言，由於驅動器內部采用了四倍頻技術，其脈衝當量為360°/10000=0.036°。對於帶17位編碼器的電機而言，驅動器每接收217=131072個脈衝電機轉一圈，即其脈衝當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈衝當量的1/655。

　　二、低頻特性不同

步bu進jin電dian機ji在zai低di速su時shi易yi出chu現xian低di頻pin振zhen動dong現xian象xiang。振zhen動dong頻pin率lv與yu負fu載zai情qing況kuang和he驅qu動dong器qi性xing能neng有you關guan，一yi般ban認ren為wei振zhen動dong頻pin率lv為wei電dian機ji空kong載zai起qi跳tiao頻pin率lv的de一yi半ban。這zhe種zhong由you步bu進jin電dian機ji的de工gong作zuo原yuan理li所suo決jue定ding的de低di頻pin振zhen動dong現xian象xiang對dui於yu機ji器qi的de正zheng常chang運yun轉zhuan非fei常chang不bu利li。當dang步bu進jin電dian機ji工gong作zuo在zai低di速su時shi，一yi般ban應ying采cai用yong阻zu尼ni技ji術shu來lai克ke服fu低di頻pin振zhen動dong現xian象xiang，比bi如ru在zai電dian機ji上shang加jia阻zu尼ni器qi，或huo驅qu動dong器qi上shang采cai用yong細xi分fen技ji術shu等deng。

交jiao流liu伺si服fu電dian機ji運yun轉zhuan非fei常chang平ping穩wen，即ji使shi在zai低di速su時shi也ye不bu會hui出chu現xian振zhen動dong現xian象xiang。交jiao流liu伺si服fu係xi統tong具ju有you共gong振zhen抑yi製zhi功gong能neng，可ke涵han蓋gai機ji械xie的de剛gang性xing不bu足zu，並bing且qie係xi統tong內nei部bu具ju有you頻pin率lv解jie析xi機ji能neng（FFT），可檢測出機械的共振點，便於係統調整。

　　三、矩頻特性不同

步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時會急劇下降，所以其最高工作轉速一般在300～600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉速（一般為2000RPM或3000RPM）以內，都能輸出額定轉矩，在額定轉速以上為恒功率輸出。

　　四、過載能力不同

bujindianjiyibanbujuyouguozainengli。jiaoliusifudianjijuyoujiaoqiangdeguozainengli。yisongxiajiaoliusifuxitongweili，tajuyousuduguozaihezhuanjuguozainengli。qizuidazhuanjuweiedingzhuanjudesanbei，keyongyukefuguanxingfuzaizaiqidongshunjiandeguanxingliju。bujindianjiyinweimeiyouzhezhongguozainengli，zaixuanxingshiweilekefuzhezhongguanxingliju，wangwangxuyaoxuanqujiaodazhuanjudedianji，erjiqizaizhengchanggongzuoqijianyoubuxuyaonamedadezhuanju，bianchuxianlelijulangfeidexianxiang。

　　五、運行性能不同

bujindianjidekongzhiweikaihuankongzhi，qidongpinlvguogaohuofuzaiguodayichuxiandiubuhuoduzhuandexianxiang，tingzhishizhuansuguogaoyichuxianguochongdexianxiang，suoyiweibaozhengqikongzhijingdu，yingchulihaosheng、降jiang速su問wen題ti。交jiao流liu伺si服fu驅qu動dong係xi統tong為wei閉bi環huan控kong製zhi，驅qu動dong器qi可ke直zhi接jie對dui電dian機ji編bian碼ma器qi反fan饋kui信xin號hao進jin行xing采cai樣yang，內nei部bu構gou成cheng位wei置zhi環huan和he速su度du環huan，一yi般ban不bu會hui出chu現xian步bu進jin電dian機ji的de丟diu步bu或huo過guo衝chong的de現xian象xiang，控kong製zhi性xing能neng更geng為wei可ke*。

　　六、速度響應性能不同

步進電機從靜止加速到工作轉速（一般為每分鍾幾百轉）需要200～400毫秒。交流伺服係統的加速性能較好，以鬆下MSMA 400W交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉速3000RPM僅需幾毫秒，可用於要求快速啟停的控製場合。

zongshangsuoshu，jiaoliusifuxitongzaixuduoxingnengfangmiandouyouyubujindianji。danzaiyixieyaoqiubugaodechangheyejingchangyongbujindianjilaizuozhixingdiandongji。suoyi，zaikongzhixitongdeshejiguochengzhongyaozonghekaolvkongzhiyaoqiu、成本等多方麵的因素，選用適當的控製電機

步bu進jin電dian機ji是shi一yi種zhong離li散san運yun動dong的de裝zhuang置zhi，它ta和he現xian代dai數shu字zi控kong製zhi技ji術shu有you著zhe本ben質zhi的de聯lian係xi。在zai目mu前qian國guo內nei的de數shu字zi控kong製zhi係xi統tong中zhong，步bu進jin電dian機ji的de應ying用yong十shi分fen廣guang泛fan。隨sui著zhe全quan數shu字zi式shi交jiao流liu伺si服fu係xi統tong的de出chu現xian，交jiao流liu伺si服fu電dian機ji也ye越yue來lai越yue多duo地di應ying用yong於yu數shu字zi控kong製zhi係xi統tong中zhong。為wei了le適shi應ying數shu字zi控kong製zhi的de發fa展zhan趨qu勢shi，運yun動dong控kong製zhi係xi統tong中zhong大da多duo采cai用yong步bu進jin電dian機ji或huo全quan數shu字zi式shi交jiao流liu伺si服fu電dian機ji作zuo為wei執zhi行xing電dian動dong機ji。雖sui然ran兩liang者zhe在zai控kong製zhi方fang式shi上shang相xiang似si（脈衝串和方向信號），但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異。現就二者的使用性能作一比較。
控製精度不同
　　兩相混合式步進電機步距角一般為3.6度、 1.8度，五相混合式步進電機步距角一般為0.72 度、0.36度。也有一些高性能的步進電機步距角更小。如四通公司生產的一種用於慢走絲機床的步進電機，其步距角為0.09度；德國百格拉公司（BERGER LAHR）生產的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關設置為1.8度、0.9度、0.72度、0.36度、0.18度、0.09度、0.072度、0.036度，兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。
　　交流伺服電機的控製精度由電機軸後端的旋轉編碼器保證。以鬆下全數字式交流伺服電機為例，對於帶標準2500線編碼器的電機而言，由於驅動器內部采用了四倍頻技術，其脈衝當量為360度/10000=0.036度。對於帶17位編碼器的電機而言，驅動器每接收217=131072個脈衝電機轉一圈，即其脈衝當量為360度/131072=9.89秒。是步距角為1.8度的步進電機的脈衝當量的1/655。
低頻特性不同
　　步bu進jin電dian機ji在zai低di速su時shi易yi出chu現xian低di頻pin振zhen動dong現xian象xiang。振zhen動dong頻pin率lv與yu負fu載zai情qing況kuang和he驅qu動dong器qi性xing能neng有you關guan，一yi般ban認ren為wei振zhen動dong頻pin率lv為wei電dian機ji空kong載zai起qi跳tiao頻pin率lv的de一yi半ban。這zhe種zhong由you步bu進jin電dian機ji的de工gong作zuo原yuan理li所suo決jue定ding的de低di頻pin振zhen動dong現xian象xiang對dui於yu機ji器qi的de正zheng常chang運yun轉zhuan非fei常chang不bu利li。當dang步bu進jin電dian機ji工gong作zuo在zai低di速su時shi，一yi般ban應ying采cai用yong阻zu尼ni技ji術shu來lai克ke服fu低di頻pin振zhen動dong現xian象xiang，比bi如ru在zai電dian機ji上shang加jia阻zu尼ni器qi，或huo驅qu動dong器qi上shang采cai用yong細xi分fen技ji術shu等deng。
　　交jiao流liu伺si服fu電dian機ji運yun轉zhuan非fei常chang平ping穩wen，即ji使shi在zai低di速su時shi也ye不bu會hui出chu現xian振zhen動dong現xian象xiang。交jiao流liu伺si服fu係xi統tong具ju有you共gong振zhen抑yi製zhi功gong能neng，可ke涵han蓋gai機ji械xie的de剛gang性xing不bu足zu，並bing且qie係xi統tong內nei部bu具ju有you頻pin率lv解jie析xi機ji能neng（FFT），可檢測出機械的共振點，便於係統調整。
矩頻特性不同
　　步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時會急劇下降，所以其最高工作轉速一般在300～600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉速（一般為2000RPM或3000RPM）以內，都能輸出額定轉矩，在額定轉速以上為恒功率輸出。
過載能力不同
　　bujindianjiyibanbujuyouguozainengli。jiaoliusifudianjijuyoujiaoqiangdeguozainengli。yisongxiajiaoliusifuxitongweili，tajuyousuduguozaihezhuanjuguozainengli。qizuidazhuanjuweiedingzhuanjudesanbei，keyongyukefuguanxingfuzaizaiqidongshunjiandeguanxingliju。bujindianjiyinweimeiyouzhezhongguozainengli，zaixuanxingshiweilekefuzhezhongguanxingliju，wangwangxuyaoxuanqujiaodazhuanjudedianji，erjiqizaizhengchanggongzuoqijianyoubuxuyaonamedadezhuanju，bianchuxianlelijulangfeidexianxiang。
運行性能不同
　　bujindianjidekongzhiweikaihuankongzhi，qidongpinlvguogaohuofuzaiguodayichuxiandiubuhuoduzhuandexianxiang，tingzhishizhuansuguogaoyichuxianguochongdexianxiang，suoyiweibaozhengqikongzhijingdu，yingchulihaosheng、降jiang速su問wen題ti。交jiao流liu伺si服fu驅qu動dong係xi統tong為wei閉bi環huan控kong製zhi，驅qu動dong器qi可ke直zhi接jie對dui電dian機ji編bian碼ma器qi反fan饋kui信xin號hao進jin行xing采cai樣yang，內nei部bu構gou成cheng位wei置zhi環huan和he速su度du環huan，一yi般ban不bu會hui出chu現xian步bu進jin電dian機ji的de丟diu步bu或huo過guo衝chong的de現xian象xiang，控kong製zhi性xing能neng更geng為wei可ke*。
速度響應性能不同
　　步進電機從靜止加速到工作轉速（一般為每分鍾幾百轉）需要200～400毫秒。交流伺服係統的加速性能較好，以鬆下MSMA 400W交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉速3000RPM僅需幾毫秒，可用於要求快速啟停的控製場合。
zongshangsuoshu，jiaoliusifuxitongzaixuduoxingnengfangmiandouyouyubujindianji。danzaiyixieyaoqiubugaodechangheyejingchangyongbujindianjilaizuozhixingdiandongji。suoyi，zaikongzhixitongdeshejiguochengzhongyaozonghekaolvkongzhiyaoqiu、成本等多方麵的因素，選用適當的控製電機。
　　步進電機是一種將電脈衝轉化為角位移的執行機構。通俗一點講：當步進驅動器接收到一個脈衝信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（及步進角）。
　　您可以通過控製脈衝個數來控製角位移量，從而達到準確定位的目的；同時您可以通過控製脈衝頻率來控製電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。
　　步進電機分三種：永磁式（PM），反應式（VR）和混合式（HB）
　　永磁式步進一般為兩相，轉矩和體積較小，步進角一般為7.5度或15度；
　　反應式步進一般為三相，可實現大轉矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發達國家80年代已被淘汰；
　　混合式步進是指混合了永磁式和反應式的優點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為 0.72度。這種步進電機的應用最為廣泛。

3，如何配用步進電機驅動器？
根gen據ju電dian機ji的de電dian流liu，配pei用yong大da於yu或huo等deng於yu此ci電dian流liu的de驅qu動dong器qi。如ru果guo需xu要yao低di振zhen動dong或huo高gao精jing度du時shi，可ke配pei用yong細xi分fen型xing驅qu動dong器qi。對dui於yu大da轉zhuan矩ju電dian機ji，盡jin可ke能neng用yong高gao電dian壓ya型xing驅qu動dong器qi，以yi獲huo得de良liang好hao的de高gao速su性xing能neng。
4，2相和5相步進電機有何區別，如何選擇？
2相電機成本低，但在低速時的震動較大，高速時的力矩下降快。5相電機則振動較小，高速性能好，比2相電機的速度高30~50%，可在部分場合取代伺服電機。
5，使用電機時要注意的問題？
上電運行前要作如下檢查：
1）電源電壓是否合適（過壓很可能造成驅動模塊的損壞）；對於直流輸入的+/-極性一定不能接錯，驅動控製器上的電機型號或電流設定值是否合適（開始時不要太大）；
2）控製信號線接牢靠，工業現場最好要考慮屏蔽問題（如采用雙絞線）；
3）不要開始時就把需要接的線全接上，隻連成最基本的係統，運行良好後，再逐步連接。
4）一定要搞清楚接地方法，還是采用浮空不接。
5）開始運行的半小時內要密切觀察電機的狀態，如運動是否正常，聲音和溫升情況，發現問題立即停機調整。