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自动化设备伺服电机如何选择?记住这五点!

日期: 2020-12-10
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  自动化设备伺服电机如何选择?记住这五点!


  伺服电机是自动化领域广泛使用的电机,在工程中通常用于驱动更精确的速度或位置控制部件。自动化设备的设计人员往往需要面对各种不同需求的电机选型问题,供应商提供的电机也是多种多样,参数众多,往往会让初学者一头雾水。本文仅根据作者的实际工作经验进行一些分享,希望能给有需要的人提供一些帮助。


  01.应用场景


  自动化领域的受控电机可分为伺服电机、步进电机、变频电机等。对于需要更精确速度或位置控制的部件,将选择伺服电机驱动。


  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来改变电机的转速。一般只用于电机调速。


  与步进电机相比,伺服电机:


  a)伺服电机采用闭环控制,步进电机采用开环控制;


  b)伺服电机采用旋转编码器测量精度,步进电机采用步距角。在普通产品层面,前者的准确率可以达到后者的几百倍;


  c)控制方式类似(脉冲或方向信号)。


  02.电源


  伺服电机从电源上可以分为交流伺服电机和DC伺服电机。


  两者是更好的选择。对于一般自动化设备,甲方将提供标准的380伏工业电源或220伏电源。此时可以选择电源对应的伺服电机,避免了电源类型的改变。但是,一些设备,如立体仓库中的穿梭板和AGV小车,由于其移动性,大多使用自己的DC电源,因此通常使用DC伺服电机。


  03.抓住刹车


  根据动作机构的设计,考虑是否会造成电机在断电或静止状态下的反转趋势。如果有反趋势,就要选择带刹车的伺服电机。


  04.类型选择计算


  选型计算前,先确定机构末端的位置和速度要求,再确定传动机构。此时,可以选择伺服系统和相应的减速器。


  在选择过程中,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,计算电机所需的功率和速度。值得注意的是,一般情况下,需要结合所选电机的转速来选择减速器的减速比。


  在实际选择过程中,比如载荷水平移动,由于各传动机构摩擦系数和风载系数的不确定性,无法明确计算公式P=T*N/9549(扭矩无法准确计算)。实践中还发现,使用伺服电机所需的最大功率往往在加减速阶段。因此,可以用T=F*R=m*a*R来定量计算电机所需功率和减速器减速比(m:负载质量;a:载荷加速度;r:负载旋转半径)。需要注意以下几点:


  a)电机功率过剩系数;


  b)考虑机构的传动效率;


  c)减速器的输入输出扭矩是否达标,是否有一定的安全系数;


  d)后期是否有提速的可能。


  值得一提的是,在传统行业,比如起重机等行业,驱动都是用普通的感应电机,对加速度没有明确的要求,计算过程采用经验公式。


  注意:负载垂直运行时,注意重力加速度。


  4.2惯性匹配


  要实现高精度的负载控制,需要考虑电机和系统的惯性是否匹配。


  至于为什么需要惯性匹配的问题,网上没有统一江湖的说法。个人理解有限,这里就不解释了。有兴趣的朋友可以自行考证,让我们知道。惯性匹配的原则是:考虑系统的惯性转化为电机轴,与电机的惯性比不大于10(西门子);比值越小,控制稳定性越好,但需要的电机越大,性价比越低。如果不了解具体的计算方法,请补大学的理论力学。


  4.3精度要求


  计算更换减速器和传动机构后,电机的控制精度是否能满足负载要求。减速器或某些传动机构有一定的回程间隙,需要考虑。


  4.4控制匹配


  这方面主要是和电气设计师沟通确认,比如伺服控制器的通讯方式是否和PLC匹配,编码器类型,是否需要提取数据等。


  05.品牌


  如果读者有使用效果好的国产品牌,请推荐给大家。毕竟国货自力更生的时候需要我这一代人的支持。


  值得一提的是,做自动化设计,要学会借外力。尤其是做非标自动化的时候,往往被太多的设备选型和计算压垮,加班加点变成狗也是正常的。现在伺服电机厂商会提供技术支持。只要你给他提供负载、速度、加速度等参数要求,他们就有自己的软件自动帮你计算选择合适的伺服电机,非常方便。


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