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自動(dòng)化設(shè)備的伺服電機(jī)該怎么選?

時(shí)間:2019-10-23 15:01:24來源:武漢邁信電氣技術(shù)有限公司

導(dǎo)語:?伺服電機(jī)是自動(dòng)化領(lǐng)域中使用較為廣泛的電機(jī),通常用于項(xiàng)目中較精確的速度或位置控制部件的驅(qū)動(dòng)。自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)者常常需要面臨各種各樣不同需求的電機(jī)選型問題,本文僅根據(jù)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。

伺服電機(jī)是自動(dòng)化領(lǐng)域中使用較為廣泛的電機(jī),通常用于項(xiàng)目中較精確的速度或位置控制部件的驅(qū)動(dòng)。自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)者常常需要面臨各種各樣不同需求的電機(jī)選型問題,本文僅根據(jù)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。

 自動(dòng)化設(shè)備的伺服電機(jī)該怎么選?

01、應(yīng)用場景

自動(dòng)化領(lǐng)域的控制型電機(jī)可分為伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、變頻電機(jī)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(jī)驅(qū)動(dòng)。

變頻器+變頻電機(jī)的控制方式,是通過改變輸入電機(jī)的電源頻率而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制方法。一般只用于電機(jī)的調(diào)速控制。

伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)相比:

a) 伺服電機(jī)使用閉環(huán)控制,步進(jìn)電機(jī)為開環(huán)控制;

b) 伺服電機(jī)使用旋轉(zhuǎn)編碼器計(jì)量精度,步進(jìn)電機(jī)使用步距角。普通產(chǎn)品級(jí)別上前者的精度可達(dá)后者的百倍數(shù)量級(jí);

c) 控制方式相似(脈沖或方向信號(hào))。

02、供電電源

伺服電機(jī)從供電電源上區(qū)分可分為交流伺服電機(jī)和直流伺服電機(jī)。

二者還是比較好選擇的。一般的自動(dòng)化設(shè)備,甲方都會(huì)提供標(biāo)準(zhǔn)的380V工業(yè)電源或220V電源,此時(shí)選擇對(duì)應(yīng)電源的伺服電機(jī)即可,免去電源類型的轉(zhuǎn)換。但有一些設(shè)備,比如立體倉庫中的穿梭板、AGV小車等,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(jī)。

03、抱閘

根據(jù)動(dòng)作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),考慮在停電狀態(tài)下或靜止?fàn)顟B(tài)下,是否會(huì)造成對(duì)電機(jī)的反轉(zhuǎn)趨勢(shì)。如果有反轉(zhuǎn)趨勢(shì),就需要選擇帶抱閘的伺服電機(jī)。

04、選型計(jì)算

選型計(jì)算前,首先要確定的是機(jī)構(gòu)末端的位置和速度要求,再者確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。此時(shí)即可選擇伺服系統(tǒng)和對(duì)應(yīng)的減速器。

選型過程中,主要考慮以下參數(shù):

功率和速度

根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和最終負(fù)載的速度和加速度要求,計(jì)算電機(jī)所需功率和速度。值得注意的是,通常情況下需要結(jié)合所選電機(jī)的速度選取減速機(jī)的減速比。

在實(shí)際選型過程中,比如負(fù)載為水平運(yùn)動(dòng),因?yàn)楦鱾€(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的摩擦系數(shù)和風(fēng)載系數(shù)的不確定性,公式P=T*N/9549往往無法明確計(jì)算(無法精確計(jì)算扭矩的大?。6趯?shí)踐過程中,也發(fā)現(xiàn)使用伺服電機(jī)所需功率最大處往往是加減速階段。所以,通過T=F*R=m*a*R可定量計(jì)算所需電機(jī)的功率大小和減速機(jī)的減速比(m:負(fù)載質(zhì)量;a:負(fù)載加速度;R:負(fù)載旋轉(zhuǎn)半徑)。

有以下幾點(diǎn)需要注意:

a) 電機(jī)的功率富余系數(shù);

b) 考慮機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率;

c) 減速機(jī)的輸入和輸出扭矩是否達(dá)標(biāo),并有一定的安全系數(shù);

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(tǒng)行業(yè)中,例如起重機(jī)等行業(yè),使用普通的感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng),加速度無明確要求,計(jì)算過程使用的是經(jīng)驗(yàn)公式。

注:負(fù)載垂直運(yùn)行的情況下,注意把重力加速度計(jì)算在內(nèi)。

慣量匹配

要實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的高精度控制,需要考慮電機(jī)與系統(tǒng)的慣量是否匹配。

慣量匹配的原則為:考慮系統(tǒng)慣量折合到電機(jī)軸上,與電機(jī)的慣量比不大于10;比值越小,控制穩(wěn)定性越好,但需要更大的電機(jī),性價(jià)比更低。

精度要求

計(jì)算經(jīng)過減速機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的變化后,電機(jī)的控制精度是否能夠滿足負(fù)載的要求。減速器或某些傳動(dòng)機(jī)構(gòu)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(shè)計(jì)人員溝通確認(rèn),比如伺服控制器的通訊方式是否與PLC匹配,編碼器類型及是否需要引出數(shù)據(jù)等。

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G系列旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)

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