工程师须知|关于伺服电机的21个关键问题

   日期:2020-07-01     浏览:497    
核心提示:工程师须知|关于伺服电机的21个关键问题
 工业机器人电动伺服系统的普通构造为三个闭环控制,即电流环、速度环和位置环。普通状况下,关于交流伺服驱动器,可经过对其内部功用参数停止人工设定而完成位置控制、速度控制、转矩控制等多种功用。

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1.如何正确选择伺服电机和步进电机?

答:主要视详细应用状况而定,简单地说要肯定:负载的性质(如程度还是垂直负载等),转矩、惯量、转速、精度、加减速等请求,上位控制请求(如对端口界面和通讯方面的请求),主要控制方式是位置、转矩还是速度方式。供电电源是直流还是交流电源,或电池供电,电压范围。据此以肯定电机和配用驱动器或控制器的型号。

2.选择步进电机还是伺服电机系统?

答:其实,选择什么样的电机应依据详细应用状况而定,各有其特性。

3.如何配用步进电机驱动器?

答:依据电机的电流,配用大于或等于此电流的驱动器。假如需求低振动或高精度时,可配用细分型驱动器。关于大转矩电机,尽可能用高电压型驱动器,以取得良好的高速性能。

4. 2相和5相步进电机有何区别,如何选择?

答:2相电机本钱低,但在低速时的震动较大,高速时的力矩降落快。5相电机则振动较小,高速性能好,比2相电机的速度高30~50% ,可在局部场所取代伺服电机。

5.何时选用直流伺服系统,它和交流伺服有何区别?

答:直流伺服电机分为有刷和无刷电机。

有刷电机本钱低,构造简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需求维护,但维护便当(换碳刷),产生电磁干扰,对环境有请求。因而它能够用于对本钱敏感的普通工业和民用场所。

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,容易完成智能化,其电子换相方式灵敏,能够方波换相或正弦波换相。电机免维护,效率很高,运转温度低,电磁辐射很小,短命命,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,目前运动控制中普通都用同步电机,它的功率范围大,能够做到很大的功率。大惯量,最高转动速度低,且随着功率增大而快速降低。因此合适做低速平稳运转的应用。

6.运用电机时要留意的问题?

答:上电运转前要作如下检查:

1) 电源电压能否适宜(过压很可能形成驱动模块的损坏);关于直流输入的 +/- 极性一定不能接错,驱动控制器上的电机型号或电流设定值能否适宜(开端时不要太大);

2) 控制信号线接可靠,工业现场最好要思索屏蔽问题(如采用双绞线);

3) 不要开端时就把需求接的线全接上,只连成最根本的系统,运转良好后,再逐渐衔接。

4) 一定要搞分明接中央法,还是采用浮空不接。

5) 开端运转的半小时内要亲密察看电机的状态,如运动能否正常,声音和温升状况,发现问题立刻停机调整。

7.步进电机启动运转时,有时动一下就不动了或原地来回动,运转时有时还会失步,是什么问题?

普通要思索以下方面作检查:

1) 电机力矩能否足够大,能否带动负载,因而我们普通引荐用户选型时要选用力矩比实践需求大 50%~100% 的电机,由于步进电机不能过负载运转,哪怕是霎时,都会形成失步,严重时停转或不规则原地重复动。

2) 上位控制器来的输入走步脉冲的电流能否够大(普通要 >10mA ),以使光耦稳定导通,输入的频率能否过高,招致接纳不到,假如上位控制器的输出电路是CMOS 电路,则也要选用 CMOS 输入型的驱动器。微信号技成培训值得你关注。

3)启动频率能否太高,在启动程序上能否设置了加速过程,最好从电机规则的启动频率内开端加速到设定频率,哪怕加速时间很短,否则可能就不稳定,以至处于惰态。

4) 电机未固定好时,有时会呈现此情况,则属于正常。由于,实践上此时形成了电机的激烈共振而招致进入失步状态。电机必需固定好。

5)关于 5 相电机来说,相位接错,电机也不能工作。

8.我想经过通讯方式直接控制伺服电机,能够吗?

能够的,也比拟便当,只是速度问题,用于对响应速度请求不太高的应用。假如请求快速的响应控制参数,最好用伺服运动控制卡,普通它上面有DSP 和高速度的逻辑处置电路,以完成高速高精度的运动控制。如 S 加速、多轴插补等。

9.用开关电源给步进和直流电机系统供电好不好?

普通最好不要,特别是鼎力矩电机,除非选用比需求的功率大一倍以上的开关电源。由于,电机工作时是大电感型负载,会对电源端构成霎时的高压。而开关电源的过载性能不好,会维护关断,且其精细的稳压性能又不需求,有时可能形成开关电源和驱动器的损坏。能够用常规的环形或R 型变压器变压的直流电源。

10.想用±10V或4~20mA的直流电压来控制步进电机,能够吗?

能够,但需求另外的转换模块。

11.有一个的伺服电机带编码器反应,可否用只带测速机口的伺服驱动器控制?

能够,需求配一个编码器转测速机信号模块。

12.伺服电机的码盘局部能够拆开吗?

制止拆开,由于码盘内的石英片很容易决裂,且进入灰尘后,寿命和精度都将无法保证,需求专业人员检修。

13.步进和伺服电机能够拆开检修或改装吗?

不要,最好让厂家去做,拆开后没有专业设备很难装置回原样,电机的转定子间的间隙无法保证。磁钢资料的性能被毁坏,以至形成失磁,电机力矩大大降落。

14.伺服控制器可以感知外部负载的变化吗?

如遇到设定阻力时中止、返回或坚持一定的推力跟进。

15.能够将国产的驱动器或电机和国外优质的电机或驱动器配用吗?

准绳上是能够的,但要搞分明电机的技术参数后才干配用,否则会大大降低应有的效果,以至影响长期运转和寿命。最好向供给商咨询后再决议。

16.运用大于额定电压值的直流电源电压驱动电机平安吗?

正常来说这不是问题,只需电机在所设定的速度和电流极限值内运转。由于电机速度与电机线电压成正比,因而选择某种电源电压不会惹起过速,但可能发作驱动器等毛病。

此外,必需保证电机契合驱动器的最小电感系数请求,而且还要确保所设定的电流极限值小于或等于电机的额定电流。

事实上,假如你能在你设计的安装中让电机跑地比拟慢的话 ( 低于额定电压 ) ,这是很好的。

以较低的电压 ( 因而比拟低的速度 ) 运转会使得电刷运转反弹较少,而且电刷 / 换向器磨损较小,比拟低的电流耗费和比拟长的电机寿命。

另一方面,假如电机大小的限制和性能的请求需求额外的转矩及速度,过度驱动电机也是能够的,但会牺牲产品的运用寿命。

17.如何为应用选择恰当的供电电源?

引荐选择电源电压值比最大所需的电压高 10%-50% 。此百分比因 Kt, Ke, 以及系统内的电压降而不同。驱动器的电流值应该足够传送应用所需的能量。记住驱动器的输出电压值与供电电压不同, 因而驱动器输出电流也与输入电流不相同。为肯定适宜的供电电流,需求计算此应用一切的功率需求,再增加 5% 。按 I = P/V 公式计算即可得到所需电流值。

引荐选择电源电压值比最大所需的电压高 10%-50% 。此百分比因 Kt, Ke, 以及系统内的电压降而不同。驱动器的电流值应该足够传送应用所需的能量。记住驱动器的输出电压值与供电电压不同, 因而驱动器输出电流也与输入电流不相同。为肯定适宜的供电电流,需求计算此应用一切的功率需求,再增加 5% 。按 I = P/V 公式计算即可得到所需电流值。

18.关于伺服驱动器我能够选择那种工作方式?

不同的形式并不全部存在于一切型号的驱动器中

19.驱动器和系统如何接地?

a. 假如在交流电源和驱动器直流总线(如变压器)之间没有隔离的话,不要将直流总线的非隔离端口或非隔离信号的地接大地,这可能会招致设备损坏和人员伤害。由于交流的公共电压并不是对大地的,在直流总线地和大地之间可能会有很高的电压。

b. 在多数伺服系统中,一切的公共地和大地在信号端是接在一同的。多种衔接大中央式产生的地回路很容易受噪音影响而在不同的参考点上产生流。

c. 为了坚持命令参考电压的恒定,要将驱动器的信号地接到控制器的信号地。它也会接到外部电源的地,这将影响到控制器和驱动器的工作(如:编码器的5V电源)。

d.屏蔽层接地是比拟艰难的,有几种办法。正确的屏蔽接地处是在其电路内部的参考电位点上。这个点取决于噪声源和接纳能否同时接地,或者浮空。要确保屏蔽层在同一个点接地使得地电流不会流过屏蔽层。

20.减速器为什么不能和电机正好相配在规范转矩点?

假如思索到电机产生的经过减速器的最大连续转矩,许多减速比会远远超越减速器的转矩等级。

假如我们要设计每个减速器来匹配满转矩,减速器的内部齿轮会有太多组合 ( 体积较大、资料多 ) 。

这样会使得产品价钱高,且违背了产品的“高性能、小体积”准绳。

21.如何选用电动缸、滑台、精细平台类产品?其本钱是如何计算的?

选择致动执行器类产品关键要看您对运动参数有什么样的请求,能够依据您需求的应 用来肯定详细运动参数等技术条件,这些参数要契合您的实践需求,既要满足应用请求并留有余地,也不要提得太高,否则其本钱可能会数倍于规范型产品。举例来说,假如0.1mm精度够用的话,就不要选0.01mm的参数。其它如负载才能、速度等也是如此。

另外一个给用户的选型倡议是,假如不是必需,推拉力或负重、速度、定位精度这三个主要参数不要同时请求很高,由于致动执行器是一个高精度高技术的机电一体化产品,我们在设计制造时需求从机械构造、电气性能、资料特性、材质和处置办法等多方面思索并选择相应的组成电机、驱动控制器和反应安装,以及不同精度等级的导轨、丝杆、支撑座和其它机械系统,使之到达需求的整体运动参数,可谓牵一发起全身的产品。当然,您有高请求的产品需求,我们还是能够满足,只是本钱会相应的进步。

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