步進電機和交流伺服電機(以下以交流電機代稱)是兩種常見的執行電機,它們在工業控制、機器人、數控機床等領域都有廣泛的應用。但是,它們之間也有很多不同之處,這些不同之處決定了它們各自的優缺點和適用場合。本文將從控制方式、工作設備和流程、低頻特性、矩頻特性、過載能力、速度響應性能和控制精度等方面,對步進電機和交流伺服電機的區別進行詳細的介紹。

從控制方式上來看,步進電機是通過控制脈沖的個數來控制轉動角度的,一個脈沖對應一個步距角;交流電機是通過控制脈沖時間的長短來控制轉動角度的。這意味著步進電機可以實現開環控制,不需要反饋信號,只要給定足夠的脈沖就可以達到預期的位置;而交流電機需要實現閉環控制,必須有反饋信號,才能根據目標值和實際值進行調節。
從工作設備和流程上來看,步進電機需要一個供電電源、一個脈沖發生器、一個驅動器和一個步進電機;交流電機只需要一個開關、一個交流電機和一個編碼器。這意味著步進電機的系統結構比較簡單,易于安裝和調試;而交流電機的系統結構比較復雜,需要工作人員進行參數設置和調整。
從低頻特性上來看,步進電機在低速時易出現低頻振動現象,需要采用阻尼技術來克服;交流電機運轉平穩,具有共振抑制功能和頻率解析機能。這意味著步進電機在低速運行時會產生噪音和震動,影響系統的穩定性和精度;而交流電機在低速運行時可以保持高效和安靜,提高系統的可靠性和舒適性。
從矩頻特性上來看,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,所以其工作轉速一般在 300~600r/min;交流電機為恒力矩輸出,在額定轉速以內輸出額定轉矩,在額定轉速以上為恒功率輸出。這意味著步進電機在高速運行時會出現力矩不足的問題,影響系統的響應速度和輸出功率;而交流電機在高速運行時可以保持強勁的力矩輸出,提高系統的動態性能和效率。
從過載能力上來看,步進電機一般不具有過載能力;交流電機具有較強的過載能力,轉矩可達額定轉矩的 3 倍。這意味著步進電機在遇到突變負載時容易出現丟步或堵轉的現象,影響系統的定位精度和安全性;而交流電機在遇到突變負載時可以提供足夠的力矩來克服慣性負載,在啟動瞬間或緊急停止時不會出現失控或過沖的現象。
從控制精度上來看,步進電機的控制精度由步距角決定,一般為 1.8°或 0.9°;交流電機的控制精度由編碼器的精度決定,一般可達 0.001°。這意味著步進電機在理想情況下可以實現較高的位置精度,但受到負載變化、溫升變形等因素的影響;而交流伺服電機可以實現更高的位置精度,并且可以通過閉環反饋進行自動補償。
綜上所述,這兩者在控制方式、工作設備和流程、低頻特性、矩頻特性、過載能力、速度響應性能和控制精度等方面都有明顯的區別。這些區別決定了它們各自適合不同的應用場合。一般來說,在要求低成本、低速、低噪音、開環控制等場合可以選擇步進電機;而在要求高精度、高速、高效率、閉環控制等場合可以選擇交流伺服電機。