伺服電機的一般結構為三個閉環(huán)控制,即電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)。一般情況下,對于交流伺服驅(qū)動器,可通過對其內(nèi)部功能參數(shù)進行人工設定而實現(xiàn)位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制等多種功能。那么關于伺服電機有哪些需要知道的呢?
1如何正確選擇伺服電機和步進電機?
答:主要視具體應用情況而定,簡單地說要確定:負載的性質(zhì)(如水平還是垂直負載等),轉(zhuǎn)矩、慣量、轉(zhuǎn)速、精度、加減速等要求,上位控制要求(如對端口界面和通訊方面的要求),主要控制方式是位置、轉(zhuǎn)矩還是速度方式。供電電源是直流還是交流電源,或電池供電,電壓范圍。據(jù)此以確定電機和配用驅(qū)動器或控制器的型號。
2選擇步進電機還是伺服電機系統(tǒng)?
答:其實,選擇什么樣的電機應根據(jù)具體應用情況而定,各有其特點。
3如何配用步進電機驅(qū)動器?
答:根據(jù)電機的電流,配用大于或等于此電流的驅(qū)動器。如果需要低振動或高精度時,可配用細分型驅(qū)動器。對于大轉(zhuǎn)矩電機,盡可能用高電壓型驅(qū)動器,以獲得良好的高速性能。
42相和5 相步進電機有何區(qū)別,如何選擇?
答:2 相電機成本低,但在低速時的震動較大,高速時的力矩下降快。 5 相電機則振動較小,高速性能好,比 2 相電機的速度高30~50% ,可在部分場合取代伺服電機。
5何時選用直流伺服系統(tǒng),它和交流伺服有何區(qū)別?
答:直流伺服電機分為有刷和無刷電機。
有刷電機成本低,結構簡單,啟動轉(zhuǎn)矩大,調(diào)速范圍寬,控制容易,需要維護,但維護方便(換碳刷),產(chǎn)生電磁干擾,對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。
無刷電機體積小,重量輕,出力大,響應快,速度高,慣量小,轉(zhuǎn)動平滑,力矩穩(wěn)定??刂茝碗s,容易實現(xiàn)智能化,其電子換相方式靈活,可以方波換相或正弦波換相。電機免維護,效率很高,運行溫度低,電磁輻射很小,長壽命,可用于各種環(huán)境。
交流伺服電機也是無刷電機,分為同步和異步電機,目前運動控制中一般都用同步電機,它的功率范圍大,可以做到很大的功率。大慣量,高轉(zhuǎn)動速度低,且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運行的應用。
6使用電機時要注意的問題?
答:上電運行前要作如下檢查:
1)電源電壓是否合適(過壓很可能造成驅(qū)動模塊的損壞);對于直流輸入的 +/- 極性一定不能接錯,驅(qū)動控制器上的電機型號或電流設定值是否合適(開始時不要太大);
2)控制信號線接牢靠,工業(yè)現(xiàn)場要考慮屏蔽問題(如采用雙絞線);
3)不要開始時就把需要接的線全接上,只連成基本的系統(tǒng),運行良好后,再逐步連接。
4)一定要搞清楚接地方法,還是采用浮空不接。
5)開始運行的半小時內(nèi)要密切觀察電機的狀態(tài),如運動是否正常,聲音和溫升情況,發(fā)現(xiàn)問題立即停機調(diào)整。
7步進電機啟運行時有時還會失步,是什么問題?
進電機啟動運行時,有時動一下就不動了或原地來回動,運行時有時還會失步,一般要考慮以下方面作檢查:
1)電機力矩是否足夠大,能否帶動負載,因此我們一般推薦用戶選型時要選用力矩比實際需要大50%~100% 的電機,因為步進電機不能過負載運行,哪怕是瞬間,都會造成失步,嚴重時停轉(zhuǎn)或不規(guī)則原地反復動。
2)上位控制器來的輸入走步脈沖的電流是否夠大(一般要 >10mA ),以使光耦穩(wěn)定導通,輸入的頻率是否過高,導致接收不到,如果上位控制器的輸出電路是CMOS 電路,則也要選用 CMOS 輸入型的驅(qū)動器。
3)啟動頻率是否太高,在啟動程序上是否設置了加速過程,從電機規(guī)定的啟動頻率內(nèi)開始加速到設定頻率,哪怕加速時間很短,否則可能就不穩(wěn)定,甚至處于惰態(tài)。
4)電機未固定好時,有時會出現(xiàn)此狀況,則屬于正常。因為,實際上此時造成了電機的強烈共振而導致進入失步狀態(tài)。電機必須固定好。
5)對于 5 相電機來說,相位接錯,電機也不能工作。
8我想通過通訊方式直接控制伺服電機,可以嗎?
可以的,也比較方便,只是速度問題,用于對響應速度要求不太高的應用。如果要求快速的響應控制參數(shù),用伺服運動控制卡,一般它上面有DSP 和高速度的邏輯處理電路,以實現(xiàn)高速高精度的運動控制。如 S 加速、多軸插補等。
9用開關電源給步進和直流電機系統(tǒng)供電好不好?
一般不要,特別是大力矩電機,除非選用比需要的功率大一倍以上的開關電源。因為,電機工作時是大電感型負載,會對電源端形成瞬間的高壓。而開關電源的過載性能不好,會保護關斷,且其精密的穩(wěn)壓性能又不需要,有時可能造成開關電源和驅(qū)動器的損壞??梢杂贸R?guī)的環(huán)形或R 型變壓器變壓的直流電源。
10用±10V或4~20mA的直流電壓來控制步進電機,可以嗎?
可以,但需要另外的轉(zhuǎn)換模塊。
11有一個的伺服電機帶編碼器反饋,可否用只帶測速機口的伺服驅(qū)動器控制?
可以,需要配一個編碼器轉(zhuǎn)測速機信號模塊。
12伺服電機的碼盤部分可以拆開嗎?
禁止拆開,因為碼盤內(nèi)的石英片很容易破裂,且進入灰塵后,壽命和精度都將無法保證,需要專業(yè)人員檢修。
13步進和伺服電機可以拆開檢修或改裝嗎?
不要,讓廠家去做,拆開后沒有專業(yè)設備很難安裝回原樣,電機的轉(zhuǎn)定子間的間隙無保證。磁鋼材料的性能被破壞,甚至造成失磁,電機力矩大大下降。
14伺服控制器能夠感知外部負載的變化嗎?
如遇到設定阻力時停止、返回或保持一定的推力跟進。
15可以將國產(chǎn)的驅(qū)動器或電機和國外的電機或驅(qū)動器配用嗎?
原則上是可以的,但要搞清楚電機的技術參數(shù)后才能配用,否則會大大降低應有的效果,甚至影響長期運行和壽命。向供應商咨詢后再決定。
16使用大于額定電壓值的直流電源電壓驅(qū)動電機安全嗎?
正常來說這不是問題,只要電機在所設定的速度和電流極限值內(nèi)運行。因為電機速度與電機線電壓成正比,因此選擇某種電源電壓不會引起過速,但可能發(fā)生驅(qū)動器等故障。