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自動(dòng)化設備的伺服電機該怎么選?

2019-10-23 武漢邁信電氣技術(shù)有限公司
 

伺服電機是自動(dòng)化領(lǐng)域中使用較為廣泛的電機,通常用于項目中較精確的速度或位置控制部件的驅動(dòng)。自動(dòng)化設備的設計者常常需要面臨各種各樣不同需求的電機選型問(wèn)題,本文僅根據一些實(shí)際工作經(jīng)歷做分享,望能夠給需要者提供一些幫助。

 


01

應用場(chǎng)景

 

自動(dòng)化領(lǐng)域的控制型電機可分為伺服電機、步進(jìn)電機、變頻電機等。在需要較為精確的速度或位置控制的部件,會(huì )選擇伺服電機驅動(dòng)。

 

變頻器+變頻電機的控制方式,是通過(guò)改變輸入電機的電源頻率而改變電機轉速的控制方法。一般只用于電機的調速控制。

 

伺服電機與步進(jìn)電機相比:

 

a) 伺服電機使用閉環(huán)控制,步進(jìn)電機為開(kāi)環(huán)控制;

 

b) 伺服電機使用旋轉編碼器計量精度,步進(jìn)電機使用步距角。普通產(chǎn)品級別上前者的精度可達后者的百倍數量級;

 

c) 控制方式相似(脈沖或方向信號)。
 

 

02

供電電源

 

伺服電機從供電電源上區分可分為交流伺服電機和直流伺服電機。

 

二者還是比較好選擇的。一般的自動(dòng)化設備,甲方都會(huì )提供標準的380V工業(yè)電源或220V電源,此時(shí)選擇對應電源的伺服電機即可,免去電源類(lèi)型的轉換。但有一些設備,比如立體倉庫中的穿梭板、AGV小車(chē)等,由于本身的移動(dòng)性質(zhì),大部分使用自帶直流電源,所以一般使用直流伺服電機。

 

 

03

抱閘

 

根據動(dòng)作機構的設計,考慮在停電狀態(tài)下或靜止狀態(tài)下,是否會(huì )造成對電機的反轉趨勢。如果有反轉趨勢,就需要選擇帶抱閘的伺服電機。

 

 

04

選型計算

 

選型計算前,首先要確定的是機構末端的位置和速度要求,再者確定傳動(dòng)機構。此時(shí)即可選擇伺服系統和對應的減速器。

 

 

選型過(guò)程中,主要考慮以下參數:

 

功率和速度

根據結構形式和最終負載的速度和加速度要求,計算電機所需功率和速度。值得注意的是,通常情況下需要結合所選電機的速度選取減速機的減速比。

 

在實(shí)際選型過(guò)程中,比如負載為水平運動(dòng),因為各個(gè)傳動(dòng)機構的摩擦系數和風(fēng)載系數的不確定性,公式P=T*N/9549往往無(wú)法明確計算(無(wú)法精確計算扭矩的大?。?。而在實(shí)踐過(guò)程中,也發(fā)現使用伺服電機所需功率最大處往往是加減速階段。所以,通過(guò)T=F*R=m*a*R可定量計算所需電機的功率大小和減速機的減速比(m:負載質(zhì)量;a:負載加速度;R:負載旋轉半徑)。

 

有以下幾點(diǎn)需要注意:

 

a) 電機的功率富余系數;

b) 考慮機構的傳動(dòng)效率;

c) 減速機的輸入和輸出扭矩是否達標,并有一定的安全系數;

d) 后期是否會(huì )有加大速度的可能性。

 

值得一提的是,在傳統行業(yè)中,例如起重機等行業(yè),使用普通的感應電機驅動(dòng),加速度無(wú)明確要求,計算過(guò)程使用的是經(jīng)驗公式。

 

注:負載垂直運行的情況下,注意把重力加速度計算在內。

 

慣量匹配

要實(shí)現對負載的高精度控制,需要考慮電機與系統的慣量是否匹配。

 

慣量匹配的原則為:考慮系統慣量折合到電機軸上,與電機的慣量比不大于10;比值越小,控制穩定性越好,但需要更大的電機,性?xún)r(jià)比更低。

 

精度要求

計算經(jīng)過(guò)減速機和傳動(dòng)機構的變化后,電機的控制精度是否能夠滿(mǎn)足負載的要求。減速器或某些傳動(dòng)機構有一定的回程間隙,都需要考慮。

 

控制匹配

這個(gè)方面主要是與電氣設計人員溝通確認,比如伺服控制器的通訊方式是否與PLC匹配,編碼器類(lèi)型及是否需要引出數據等。

 

 

 

 

 

特別說(shuō)明:此文章的部分素材來(lái)源于網(wǎng)絡(luò ),版權歸原作者所有。

 

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