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如何选择合适的伺服电机?

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-11-09  来源:买卖118论坛网  浏览次数:0
核心提示:自动化领域指如今的大热门,而伺服电机在其中占有重要地位,通常用于项目中较精确的速度或位置控制部件的驱动。自动化118论坛的设计


 自动化领域指如今的大热门,而伺服电机在其中占有重要地位,通常用于项目中较精确的速度或位置控制部件的驱动。自动化118论坛的设计者常常需要面临各种各样不同需求的电机选型问题,而供应商提供的电机也是五花八门,参数多如牛毛,常常使初学者一头雾水,本文仅根据作者的实际工作经历做一些分享,望能够给需要者提供一些帮助。
 
1.应用场景
 
 
自动化领域的控制型电机可分为伺服电机、步进电机、变频电机等。在需要较为精确的速度或位置控制的部件,会选择伺服电机驱动。
 
 
 
变频器+变频电机的控制方式,是通过改变输入电机的电源频率而改变电机转速的控制方法。一般只用于电机的调速控制。
 
 
 
伺服电机与步进电机相比:
 
a) 伺服电机使用闭环控制,步进电机为开环控制;
 
 
 
b) 伺服电机使用旋转编码器计量精度,步进电机使用步距角。普通产品级别上前者的精度可达后者的百倍数量级;
 
 
 
c) 控制方式相似(脉冲或方向信号)。
 
 
 
 
 
 
 
2.供电电源
 
 
伺服电机从供电电源上区分可分为交流伺服电机和直流伺服电机。
 
 
 
二者还是比较好选择的。一般的自动化118论坛,甲方都会提供标准的380V工业电源或220V电源,此时选择对应电源的伺服电机即可,免去电源类型的转换。但有一些118论坛,比如立体仓库中的穿梭板、AGV小车等,由于本身的移动性质,大部分使用自带直流电源,所以一般使用直流伺服电机。
 
 
 
3.抱闸
 
 
根据动作机构的设计,考虑在停电状态下或静止状态下,是否会造成对电机的反转趋势。如果有反转趋势,就需要选择带抱闸的伺服电机。
 
 
 
 
 
 
 
4.选型计算
 
 
选型计算前,首先要确定的是机构末端的位置和速度要求,再者确定传动机构。此时即可选择伺服系统和对应的减速器。
 
 
 
选型过程中,主要考虑以下参数:
 
 
 
4.1.功率和速度
根据结构形式和最终负载的速度和加速度要求,计算电机所需功率和速度。值得注意的是,通常情况下需要结合所选电机的速度选取减速机的减速比。
 
 
 
在实际选型过程中,比如负载为水平运动,因为各个传动机构的摩擦系数和风载系数的不确定性,公式P=T*N/9549往往无法明确计算(无法精确计算扭矩的大小)。而在实践过程中,也发现使用伺服电机所需功率最大处往往是加减速阶段。所以,通过T=F*R=m*a*R可定量计算所需电机的功率大小和减速机的减速比(m:负载质量;a:负载加速度;R:负载旋转半径)。
 
 
 
有以下几点需要注意:
 
a) 电机的功率富余系数;
 
b) 考虑机构的传动效率;
 
c) 减速机的输入和输出扭矩是否达标,并有一定的安全系数;
 
d) 后期是否会有加大速度的可能性。
 
 
 
值得一提的是,在传统行业中,例如起重机等行业,使用普通的感应电机驱动,加速度无明确要求,计算过程使用的是经验公式。
 
 
 
注:负载垂直运行的情况下,注意把重力加速度计算在内。
 
 
 
4.2.惯量匹配
要实现对负载的高精度控制,需要考虑电机与系统的惯量是否匹配。
 
 
 
对于为什么需要惯量匹配的问题,网上并没有给出一统江湖的说法。个人理解有限,在这里就不解释了。有兴趣的朋友可以自行考证一下并告知一声。惯量匹配的原则为:考虑系统惯量折合到电机轴上,与电机的惯量比不大于10(西门子);比值越小,控制稳定性越好,但需要更大的电机,性价比更低。具体的计算方法如有不明白的请自行补学大学"理论力学"。
 
 
 
4.3.精度要求
计算经过减速机和传动机构的变化后,电机的控制精度是否能够满足负载的要求。减速器或某些传动机构有一定的回程间隙,都需要考虑。
 
 
 
4.4.控制匹配
这个方面主要是与电气设计人员沟通确认,比如伺服控制器的通讯方式是否与PLC匹配,编码器类型及是否需要引出数据等。
 
 
 
 
 
 
 
5.品牌
 
 
目前市场上伺服电机品牌众多,性能也是千差万别。大体来说,如果不差钱,就选用欧美的,稍微差点钱,选日本的,然后是中国台湾和中国大陆的。不是作者崇洋媚外,是实际使用得来的教训。根据过往经验,国产的伺服电机本体基本性能上没什么问题,主要伺服控制器的控制算法、集成度和和稳定性方面有一定的差距。希望国内厂商继续努力,缩小与国外产品的差距。
 
 
 
如果读者有使用效果较好的国产品牌,请推荐给大家,毕竟,国货当自强也需要我辈的支持。
 
 
 
常用的一些伺服电机品牌:
 
 
 
欧美系:西门子、ABB、伦茨等;
 
 
 
日系:松下、三菱、安川等。
 
 
 
值得一提的是,做自动化的设计,要学会借外力。特别是做非标自动化,面临太多118论坛的选型和计算,往往不堪重负,加班累成狗是常态。现在伺服电机厂商都会提供技术支持,只要你提供给他负载、速度、加速度等参数要求,他们有一套自己的软件自动帮助你计算并选择合适的伺服电机,非常的方便。
 




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