目录1. 气动、电动、液动执行机构的性能对比 12. 三种执行机构各自的优缺点 23. 液动执行器的优缺点及用途 34. 执行器的分类特点及应用场合 45. 常用电机性价比比较 56. 伺服电机和步进电机的28个区别 97. 运控行业的企业和品牌 138. 交直流伺服技术的比较 149. 步进电机的基本参数: 1810.步进电机的一些特点: 1911.步进电机驱动器的一些特点: 2012.选用步进电机时应注意以下几点: 221. 气动、电动、液动执行机构的性能对比执行机构的驱动方式主要是气动、电动、液压这三种,液动执行机构也有搭 配电动、液压驱动方式,但是其本质和液压没有太大区别三种驱动方式为执行 机构带来的特性不同,适用的领域也就有所区别,以下是这三种执行机构的比较执行机构的三种驱动方式中,应用最广的是气动执行机构,这是因为气动执 行机构的门槛最低气动执行机构的投资成本,是三种执行机构中最低的,结构 也比较简单,容易操作和维护,对工人的技术要求低另外,气动执行机构的防 爆效果最好,安全性最高电动执行机构的安装成本也不高,和气动执行机构相比,它的能源还更易获 取,但是电动执行机构的结构复杂,更容易发生故障,维修难度也比较大。
电动 执行机构比气动执行机构更具优势的地方在于,电动执行机构的输出力更大,控 制更精确,运行也更稳定液动执行机构的使用范围最小,只有大型工程会应用液动执行机构,这是因 为液动执行机构的驱动需要配备液压系统,这就要求有很高的初装投入液动执 行机构的优点也很明显,它是三种执行机构里,控制精度最高,输出力也最大执行机构这三种驱动方式,综合来说,气动执行机构最适宜应用在普通工作 场合,它的精确度不高却足以满足日常控制需要,防火防爆场合也多使用气动执 行机构,例如化工、石油电动执行器多用在对输出推力或控制精确度有一定要 求的工作场合,例如高压水系统控制液动执行器则只会被应用在特殊或大型的、 对控制要求非常高工作场合2. 三种执行机构各自的优缺点执行机构的驱动方式不外乎是气动、电动、液动这三种这三种方式驱动的 执行机构,在工作性能、造价、使用方便性等方面各有优点,适用于不同的工作 场合1、气动执行机构 气动执行机构最大的特点是安全性高,在三种执行机构里,气动执行机构是 最具防火、防爆优势的,适合应用于石化、石油、油品加工等行业除了防爆性 能以外,气动执行机构的优点还在于,它的性价比较好、使用简单方便、易于维 护,对人员技术要求相对较低。
气动执行机构的缺点在于它的控制精度低,不能和电动、液动执行机构相比 这是源于气动执行机构的压缩气体驱动方式,气体的易压缩性,使得气动执行机 构缺乏足够的抗偏移性能,因此在控制精度方面缺少竞争力2、电动执行机构 电动执行机构近年来的使用率越来越高,特别是在高压水系统中,电动执行 机构表现出其他两种执行机构所不具备的优点电动执行机构的输出推力大、稳 定性高,但同时造价又低于液动执行器,是高性价比的选择电动执行机构的参数控制非常精准,但是它的结构复杂,故障率要高于气动 执行机构,需要有较高技术水平的专业人员操作并维护电动执行机构接收的是 电信号,容易出现打火的问题,安全性上就要逊色于其他两种执行机构3、液动执行机构 液动执行机构的性能优点很多,输出推力大、抗偏移性好、控制精确、响应 速度快、运行稳定等液动执行机构是以液体驱动,液体有不可压缩的特性,这 赋予了液动执行机构很好的抗偏移能力,调节非常稳定液动执行器的缺点是造价高昂,要运行液动执行器需要配备液压站和输油管 路,这要求很大的初期投资液动执行器的体积也比较大、显得比较笨重,因此 只有大型的、特殊的工程才会专门建造并使用液动执行机构3. 液动执行器的优缺点及用途液动执行器是以液压油为动力完成执行动作的一种执行器。
液动执行器通常 为一体式结构,执行机构与调节机构为统一整体液动执行器的实际应用率在三 种执行器中最低,只有一些大型工作场合,才会使用到液动执行器1、液动执行器的优点 液动执行器的输出推动力要高于气动执行器和电动执行器,且液动执行器的 输出力矩可以根据要求进行精确的调整,并将其通过液压仪表反应出来液动执 行器的传动更为平稳可靠,有缓冲无撞击现象,适用于对传动要求较高的工作环 境液动执行器的调节精度高、响应速度快,能实现高精确度控制液动执行器 是使用液压油驱动,液体本身有不可压缩的特性,因此液压执行器能轻易获得较 好的抗偏离能力液动执行器本身配备有蓄能器,在发生动力故障时,可以进行一次以上的执 行操作,减少紧急情况对生产系统造成的破坏和影响,特别适用于长输送管路自 动控制液动执行器使用液压方式驱动,由于在操作过程中不会出现电动设备常见的 打火现象,因此防爆性能要高于电动执行器2、液动执行器的缺点 液动执行器的工作需要外部的液压系统支持,运行液压执行器要配备液压站 和输油管路,这造成液压执行器相对电动执行器和气动执行器来说,一次性投资 更大,安装工程量也更多,因此只有在较大的工作场合才使用液动执行器。
3、液动执行器的用途 液动执行器的安装特性决定了它只适用于一些对执行器控制要求较高的特 殊工况目前,液动执行器只有在大型的电厂、石化厂等企业才有应用4. 执行器的分类特点及应用场合执行器是自动化系统中用于执行系统控制操作信号,并改变操作量的机构 执行器在生产过程中有控制产品质量的作用,执行器的工作性能决定了自动化系 统的工作水平执行器可以分为液动执行器、气动执行器和电动执行器三种,它 们分别适用不同的工作场合1、液动执行器 液动执行器多为机电一体化结构,执行器的执行机构与调节机构为统一整体 液动执行器的特点是推力大、防爆性能好,但缺点是体积大、重量高,因此应用 范围只局限在一些大型工作场合,例如三峡的船闸就是使用液动执行器2、气动执行器 气动执行器多为一体化结构,气动执行器的种类有薄膜式气动执行器和活塞 式气动执行器薄膜式气动执行器的行程小,只能带动阀杆活塞式气动执行器 的行程大,除了阀杆外还可以与蜗轮蜗杆配合使用气动执行器的结构简单,体积远小于液动执行器,但是在推力上保持了较好 的水平,运行平稳度也较高,并且具有安全防爆的优点,因此在发电、化工、石 油等对安全性要求较高的生产行业有着比较普遍的应用。
3、电动执行器 电动执行器多是分体式结构,执行机构和调节机构各自运行电动执行器的 执行机构有角行程和直行程两种,分别输出角位移和直线推力电动执行器的抗 偏离能力好,控制精度比气动执行器高,并能轻松实现失信号保护,在动力厂应 用较多电动执行器的缺点是结构比较复杂,在运行中的故障率最高,对现场操作和 维修检测人员的要求更多另外,电动执行器的运行速度慢、且安全防爆性能较 差,不能应用在环境复杂的工作场合,因此并不能替代另两种执行器5. 常用电机性价比比较常用的执行元件有电动机、液压马达和气动马达其中应用最广的是电动机, 包括直流电动机,异步电动机,步进电动机,小功率同步电动机等1. 直流电动机:直流电动机把直流电能变为机械能,广泛地应用在调速性 能要求高或者需要较大启动转矩的场所,如龙门刨床、电气铁道牵引、起重机械 拖动等方面特别是在自动控制领域,在高精度的伺服系统中,直流电动机占主 导地位直流电动机有以下几方面的优点1) 调速范围广,且易于平滑调节2) 过载、启动、制动转矩大3) 易于控制,可靠性高4) 调速时的能量损耗小直流电动机的主要缺点是有换向器因此使直流电动机比交流电动机费用高 造价昂贵,运行时换向器需要经常维修,寿命也较短,换向条件又使直流电机的 容量受到限制。
2. 变压器:变压器是一种常用的电气设备,它是将一种等级的交流电压与 电流变成同频率的另一等级的交流电压和电流,即把交变电压升高或降低,但不 改变频率变压器的种类很多,根据用途可分为下列几种1) 电力变压器 用于输电和配电系统体积大,容量大,电压等级高,这 些是电力变压器的特点2) 供特殊用途的变压器 例如电炉变压器,各种电焊变压器(交流弧焊机)3) 调压变压器用来调节电网电压小容量调压器也应用在实验室中,例如 自耦变压器4) 量测变压器 如电流互感器,电压互感器5) 试验用高压变压器产生高电压,作高压试验用6) 电讯变压器和控制用变压器 用于各种电子产品和设备中的变压器统称 为电讯变压器它们都是单相小容量变压器,如小功率电源变压器;实现阻抗匹 配、信号传递、信号合成的各种电讯变压器,如输入变压器、级间变压器、推动 变压器、输出变压器、脉冲变压器等3. 异步电动机直接采用交流电驱动的电动机称为交流电动机交流电动机又分为异步电动 机(或称感应电动机)和同步电动机在工业生产上使用的电动机主要是交流电 动机中的三相异步电动机在控制系统中应用的异步电动机主要包括交流伺服电 动机和交流力矩电动机。
其中交流伺服电动机以往主要指的是两相伺服电动机, 其功率大部分为几瓦到几十瓦,它们主要用于小功率伺服系统和仪表记录装置中 交流力矩电动机的功率和力矩较大,可以驱动较大的设备和装置,如各种测试转 台和高精度的伺服系统随着功率半导体器件的发展和变频调速与矢量控制技术 的应用,三相异步电动机和同步型交流伺服电动机的应用已发展到一个崭新的阶 段,在控制精度、调速范围等各项技术性能方面均不亚于直流电动机与直流电动机相比,交流电动机具有如下优点1) 由于没有换向器和电刷,可以消除由它引起的一系列缺点如消除了换 向火花引起的电磁干扰,消除了电刷和换向器间的摩擦力矩,明显减少了对电机 的维护工作,降低了对工作环境的要求2) 转矩、转速和功率不受电机换向条件的限制,可以制成高转速、大转矩 和大容量电机3) 结构简单,坚固耐用采用直流电动机的伺服系统和调速系统称为直流伺服系统和直流调速系统, 而采用交流电动机的伺服系统和调速系统就是交流伺服系统和交流调速系统以 前,高性能的电伺服系统和调速系统绝大多数采用直流系统,其原因是直流系统 的控制技术比较简单但在20世纪70年代末,特别是80年代初,由于大功 率开关器件、模拟和数字专用集成电路、微处理机技术、控制理论以及新型高磁 能积永磁材料的长足进步,交流调速技术和交流伺服技术已取得突破性的进展。
20世纪80年代,世界各工业先进国家的著名电机或控制装置厂商都竞先开发 和推出自己的交流伺服电动机和交流调速系统、交流伺服系统,在各使用领域中 呈现出交流伺服(调速)系统对直流伺服(调速)系统强烈的竞争形势目前, 国外专家普遍认为,交流伺服(调速)系统正在取代直流伺服(及调速)系统, 将成为主导的伺服系统交流伺服(调速)系统的优点体现在交流电动机的优点 上,而交流伺服系统的主要弱点就是控制技术比较复杂4. 小功率同步电动机异步电动机的转子转速总是与旋转磁场的转速不同,总是低于旋转磁场转速 而同步电机的特点是,转子的转速和磁场的转速相同,与定子电流频率有严格的 比例关系同步电机主要用作发电机,全世界的用电几乎全部是由同步发电机发出的 中小型同步电动机也应用于功率较大的恒速驱动装置中,如空气压缩机的拖动 采用同步电动机不但能保证恒定的转速,还能改善和调节电网的功率因数,这是 异步电动机办不到的小功率同步电动机属于微型电机,其功率从不足1W到几 百瓦这种电动机不必采用闭环控制就可以保持恒定的转速小功率同步电动机 广泛应用在要求恒速的装置中,如自动和遥控装置、无线电通信设备、记录和计 时装置、同步运转系统等。
同步电动机包括定子和转子两大部分按照定子绕组的相数,小功率同步电 动机可分为三相、两相和单相三种。