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伺服電機(jī)選型計(jì)算簡單方式_伺服電機(jī)的工作原理

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伺服電機(jī)選型計(jì)算簡單方式_伺服電機(jī)的工作原理

發(fā)布日期:2018-10-22 作者: 點(diǎn)擊:

下圖所示是一種采用功率運(yùn)算放大器LM675制成的伺服電動(dòng)機(jī)控制電路,電動(dòng)機(jī)采用直流伺服電動(dòng)機(jī)。從圖可見,功率運(yùn)算放大器LM675由15V供電,15V電壓經(jīng)RP1加到運(yùn)算放大器LM675的同相輸入端,LM675的輸出電壓加到伺服電動(dòng)機(jī)的輸入端。電動(dòng)機(jī)上裝有測速信號產(chǎn)生器,用于實(shí)時(shí)檢測電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。實(shí)際上測速信號產(chǎn)生器是一種發(fā)電機(jī),它輸出的電壓與轉(zhuǎn)速成正比。測速信號產(chǎn)生器G輸出的電壓經(jīng)分壓電路后作為速度誤差信號反饋到運(yùn)算放大器的反相輸入端。速度指令電位器RP1設(shè)定的電壓值經(jīng)R1.R2分壓后加到運(yùn)算放大器的同相輸入端,相當(dāng)于基準(zhǔn)電壓。

伺服電機(jī)控制器

伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器優(yōu)點(diǎn)

  1、轉(zhuǎn)速:高速性能好,一般額定轉(zhuǎn)速能達(dá)到2000~3000轉(zhuǎn);

  2、及時(shí)性:電機(jī)加減速的動(dòng)態(tài)相應(yīng)時(shí)間短,一般在幾十毫秒之內(nèi);

  3、精度:實(shí)現(xiàn)了位置,速度和力矩的閉環(huán)控制;克服了步進(jìn)電機(jī)失步的問題;

  4、舒適性:發(fā)熱和噪音明顯降低。

  5、適應(yīng)性:抗過載能力強(qiáng),能承受三倍于額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載,對有瞬間負(fù)載波動(dòng)和要求快速起動(dòng)的場合特別適用;

  6、穩(wěn)定:低速運(yùn)行平穩(wěn),低速運(yùn)行時(shí)不會(huì)產(chǎn)生類似于步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)運(yùn)行現(xiàn)象。適用于有高速響應(yīng)要求的場合;

  伺服電動(dòng)機(jī)的控制原理圖

  伺服電動(dòng)機(jī)用字母M表示伺服電動(dòng)機(jī),是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力之源。運(yùn)算放大器:用電路名稱表示,即LM675,是伺服控制電路中的放大器件,為伺服電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電流。

  速度指令電位器RP1:在電路中設(shè)定運(yùn)算放大器的基準(zhǔn)電壓,即速度設(shè)定。放大器增益調(diào)整電位器RP2:在電路中分別用于微調(diào)放大器的增益和速度反饋信號的大小。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載發(fā)生變動(dòng)時(shí),反饋到運(yùn)算放大器反相輸入端的電壓也會(huì)發(fā)生變化,即電。

  動(dòng)機(jī)負(fù)載加重時(shí),速度會(huì)降低,測速信號產(chǎn)生器的輸出電壓也會(huì)降低,使運(yùn)算放大器反相輸入端的電壓降低,該電壓與基準(zhǔn)電壓之差增加,運(yùn)算放大器的輸出電壓增加。反之,當(dāng)負(fù)載變小、電動(dòng)機(jī)速度增加時(shí),測速信號產(chǎn)生器的輸出電壓上升,加到運(yùn)算放大器反相輸入端的反饋電壓增加,該電壓與基準(zhǔn)電壓之差減小,運(yùn)算放大器的輸出電壓下降,會(huì)使電動(dòng)機(jī)的速度隨之下降,從而使轉(zhuǎn)速能自動(dòng)穩(wěn)定在設(shè)定值。

伺服電機(jī)控制器

    伺服電機(jī)的選型步驟

  每種型號伺服電機(jī)的規(guī)格項(xiàng)內(nèi)均有額定轉(zhuǎn)矩、大轉(zhuǎn)矩及伺服電機(jī)慣量等參數(shù)各參數(shù)與負(fù)載轉(zhuǎn)矩及負(fù)載慣量間必定有相關(guān)聯(lián)系存在,選用伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)符合負(fù)載機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)條件要求,如加速度的快慢、機(jī)構(gòu)的重量;機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式(水平、垂直旋轉(zhuǎn))等;運(yùn)動(dòng)條件與伺服電機(jī)輸出功率無直接關(guān)系,但是一般伺服電機(jī)輸出功率越高,相對輸出轉(zhuǎn)矩也會(huì)越高。

  因此不但機(jī)構(gòu)重量會(huì)影響伺服電機(jī)的選用,運(yùn)動(dòng)條件也會(huì)改變伺服電機(jī)的選用。慣量越大時(shí),需要越大的加速及減速轉(zhuǎn)矩,加速及減速時(shí)間越短時(shí),也需要越大的伺服電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。選用伺服電機(jī)規(guī)格時(shí),依下列步驟進(jìn)行。

 ?。?)依據(jù)運(yùn)行條件要求選用合適的負(fù)載慣量計(jì)算公式計(jì)算出機(jī)構(gòu)的負(fù)載慣量。

 ?。?)明確負(fù)載機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)條件要求,即加/減速的快慢、運(yùn)動(dòng)速度、機(jī)構(gòu)的重量、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式等。

 ?。?)依據(jù)負(fù)載慣量與伺服電機(jī)慣量選出適當(dāng)?shù)募龠x定伺服電機(jī)規(guī)格。

 ?。?)依據(jù)負(fù)載重量、配置方式、摩擦系數(shù)、運(yùn)行效效率計(jì)算出負(fù)載轉(zhuǎn)矩。

 ?。?)結(jié)合初選的伺服電機(jī)慣量與負(fù)載慣量,計(jì)算出加速轉(zhuǎn)矩及減速轉(zhuǎn)矩。

 ?。?)初選伺服電機(jī)的

大輸出轉(zhuǎn)矩必須大于加速轉(zhuǎn)矩+負(fù)載轉(zhuǎn)矩;如不符合條件,必須選用其他型號計(jì)算驗(yàn)證直至符符合要求。

 ?。?)初選伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩必須大于連續(xù)瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩,如,如果不符合條件,必須選用其他型號計(jì)算驗(yàn)證直至符合要求。

 ?。?)依據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、加速轉(zhuǎn)矩、減速轉(zhuǎn)矩及保持轉(zhuǎn)矩計(jì)算出連續(xù)瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩。

 ?。?)完成選定。

伺服電機(jī)控制器


    簡單伺服電機(jī)選型計(jì)算方式

  伺服電機(jī)選擇的時(shí)候,首先一個(gè)要考慮的就是功率的選擇。一般應(yīng)注意以下兩點(diǎn):

  1、如果電機(jī)功率選得過大。就會(huì)出現(xiàn)“大馬拉小車“現(xiàn)象,其輸出機(jī)械功率不能得到充分利用,功率因數(shù)和效率都不高,不但對用戶和電網(wǎng)不利。而且還會(huì)造成電能浪費(fèi)。

  2、如果電機(jī)功率選得過小。就會(huì)出現(xiàn)“小馬拉大車”現(xiàn)象,造成電機(jī)長期過載,使其絕緣因發(fā)熱而損壞,甚至電機(jī)被燒毀。

  也就是說,電機(jī)功率既不能太大,也不能太小,要正確選擇電機(jī)的功率,必須經(jīng)過以下計(jì)算或比較:

  P=:F*V/100

 ?。ㄆ渲蠵是計(jì)算功率,單位是KW,F(xiàn)是所需拉力,單位是N,V是工作機(jī)線速度m/s)  此外。常用的是采用類比法來選擇電機(jī)的功率。所謂類比法,就是與類似生產(chǎn)機(jī)械所用電機(jī)的功率進(jìn)行對比。

  具體做法是:了解本單位或附近其他單位的類似生產(chǎn)機(jī)械使用多大功率的電機(jī),然后選用相近功率的電機(jī)進(jìn)行試車。試車的目的是驗(yàn)證所選電機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械是否匹配。

  驗(yàn)證的方法是:使電機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn),用鉗形電流表測量電機(jī)的工作電流,將測得的電流與該電機(jī)銘牌上標(biāo)出的額定電流進(jìn)行對比。

  如果電機(jī)的實(shí)際工作電流比銘牌上標(biāo)出的額定電流低70%左右。則表明電機(jī)的功率選得過大,應(yīng)調(diào)換功率較小的電機(jī)。

  如果電功機(jī)的實(shí)際工作電流與銘脾上標(biāo)出的額定電流上下相差不大,則表明所選電機(jī)的功率合適。

  如果測得的電機(jī)工作電流比銘牌上標(biāo)出的額定電流大40%以上。則表明電機(jī)的功率選得過小,應(yīng)調(diào)換功率較大的電機(jī)。

  實(shí)際上應(yīng)該是考慮扭矩(轉(zhuǎn)矩),電機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式。

  即T=9550P/n

  式中:

  P一功率,kW;n一電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速,r/min;T一轉(zhuǎn)矩,Nm。

  電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩一定要大于工作機(jī)械所需要的轉(zhuǎn)矩,一般需要一個(gè)安全系數(shù)。

  機(jī)械功率公式:P=T*N/97500

  P:功率單位W;T:轉(zhuǎn)矩,單位克/cm;N:轉(zhuǎn)速,單位r/min。

伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器選型的注意事項(xiàng)

  1、如果選擇了帶電磁制動(dòng)器的伺服電機(jī),電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量會(huì)增大,計(jì)算轉(zhuǎn)矩時(shí)要進(jìn)行考慮。

  2、有些系統(tǒng)要維持機(jī)械裝置的靜止位置,需電機(jī)提供較大的輸出轉(zhuǎn)矩,且停止的時(shí)間較長。如果使用伺服的自鎖功能,往往會(huì)造成電機(jī)過熱或放大器過載,這種情況就要選擇帶電磁制動(dòng)的電機(jī)。

  3、有些系統(tǒng)如傳送裝置,升降裝置等要求伺服電機(jī)能盡快停車,而在故障、急停、電源斷電時(shí)伺服器沒有再生制動(dòng),無法對電機(jī)減速。同時(shí)系統(tǒng)的機(jī)械慣量又較大,這時(shí)對動(dòng)態(tài)制動(dòng)器的要依據(jù)負(fù)載的輕重、電機(jī)的工作速度等進(jìn)行選擇。

  4、有的伺服驅(qū)動(dòng)器有內(nèi)置的再生制動(dòng)單元,但當(dāng)再生制動(dòng)較頻繁時(shí),可能引起直流母線電壓過高,這時(shí)需另配再生制動(dòng)電阻。再生制動(dòng)電阻是否需要另配,配多大,可參照相應(yīng)樣本的使用說明來配。


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