產(chǎn)品詳情
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伺服電機(jī)原理
一、交流伺服電動機(jī) 交流伺服電動機(jī)定子的構(gòu)造基本上與電容分相式單相異步電動機(jī)相似.其定子上裝有兩個位置互差90°的繞組,一個是勵磁繞組Rf,它始終接在交流電壓Uf上;另一個是控制繞組L,聯(lián)接控制信號電壓Uc。所以交流伺服電動機(jī)又稱兩個伺服電動機(jī)。 交流伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)子通常做成鼠籠式,但為了使伺服電動機(jī)具有較寬的調(diào)速范圍、線性的機(jī)械特性,無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象和快速響應(yīng)的性能,它與普通電動機(jī)相比,應(yīng)具有轉(zhuǎn)子電阻大和轉(zhuǎn)動慣量小這兩個特點(diǎn)。目前應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有兩種形式:一種是采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻率導(dǎo)條的鼠籠轉(zhuǎn)子,為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量,轉(zhuǎn)子做得細(xì)長;另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉(zhuǎn)子,杯壁很薄,僅0.2-0.3mm,為了減小磁路的磁阻,要在空心杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)放置固定的內(nèi)定子.空心杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量很小,反應(yīng)迅速,而且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),因此被廣泛采用。 交流伺服電動機(jī)在沒有控制電壓時,定子內(nèi)只有勵磁繞組產(chǎn)生的脈動磁場,轉(zhuǎn)子靜止不動。當(dāng)有控制電壓時,定子內(nèi)便產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場,轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn),在負(fù)載恒定的情況下,電動機(jī)的轉(zhuǎn)速隨控制電壓的大小而變化,當(dāng)控制電壓的相位相反時,伺服電動機(jī)將反轉(zhuǎn)。
編輯本段伺服電動機(jī)與單機(jī)異步電動機(jī)比較
交流伺服電動機(jī)的工作原理與分相式單相異步電動機(jī)雖然相似,但前者的轉(zhuǎn)子電阻比后者大得多,所以伺服電動機(jī)與單機(jī)異步電動機(jī)相比,有三個顯著特點(diǎn): 1、起動轉(zhuǎn)矩大 由于轉(zhuǎn)子電阻大,其轉(zhuǎn)矩特性曲線如圖3中曲線1所示,與普通異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線2相比,有明顯的區(qū)別。它可使臨界轉(zhuǎn)差率S0>1,這樣不僅使轉(zhuǎn)矩特性(機(jī)械特性)更接近于線性,而且具有較大的起動轉(zhuǎn)矩。因此,當(dāng)定子一有控制電壓,轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動,即具有起動快、靈敏度高的特點(diǎn)。 2、運(yùn)行范圍較廣 3、無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象 正常運(yùn)轉(zhuǎn)的伺服電動機(jī),只要失去控制電壓,電機(jī)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)伺服電動機(jī)失去控制電壓后,它處于單相運(yùn)行狀態(tài),由于轉(zhuǎn)子電阻大,定子中兩個相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子作用所產(chǎn)生的兩個轉(zhuǎn)矩特性(T1-S1、T2-S2曲線)以及合成轉(zhuǎn)矩特性(T-S曲線) 交流伺服電動機(jī)的輸出功率一般是0.1-100W。當(dāng)電源頻率為50Hz,電壓有36V、110V、220、380V;當(dāng)電源頻率為400Hz,電壓有20V、26V、36V、115V等多種。 交流伺服電動機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、噪音小。但控制特性是非線性,并且由于轉(zhuǎn)子電阻大,損耗大,效率低,因此與同容量直流伺服電動機(jī)相比,體積大、重量重,所以只適用于0.5-100W的小功率控制系統(tǒng)。
編輯本段選型方法
與步進(jìn)電機(jī)的性能比較
步進(jìn)電機(jī)作為一種開環(huán)控制的系統(tǒng),和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中,步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn),交流伺服電機(jī)也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢,運(yùn)動控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似(脈沖串和方向信號),但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異。現(xiàn)就二者的使用性能作一比較。 一、控制精度不同 兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為 1.8°、0.9°,五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進(jìn)電機(jī)通過細(xì)分后步距角更小。如三洋公司(SANYO DENKI)生產(chǎn)的二相混合式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°,兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機(jī)的步距角。 交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以三洋全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例,對于帶標(biāo)準(zhǔn)2000線編碼器的電機(jī)而言,由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù),其脈沖當(dāng)量為360°/8000=0.045°。對于帶17位編碼器的電機(jī)而言,驅(qū)動器每接收131072個脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈,即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=0.0027466°,是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655。 二、低頻特性不同 步進(jìn)電機(jī)在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動器性能有關(guān),一般認(rèn)為振動頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時,一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象,比如在電機(jī)上加阻尼器,或驅(qū)動器上采用細(xì)分技術(shù)等。 交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn),即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能,可涵蓋機(jī)械的剛性不足,并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能(FFT),可檢測出機(jī)械的共振點(diǎn),便于系統(tǒng)調(diào)整。 三、矩頻特性不同 步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降,且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降,所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300~600RPM。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出,即在其額定轉(zhuǎn)速(一般為2000RPM或3000RPM)以內(nèi),都能輸出額定轉(zhuǎn)矩,在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。 四、過載能力不同 步進(jìn)電機(jī)一般不具有過載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過載能力。以山洋交流伺服系統(tǒng)為例,它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的二到三倍,可用于克服慣性負(fù)載在啟動瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆]有這種過載能力,在選型時為了克服這種慣性力矩,往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī),而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩,便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。 五、運(yùn)行性能不同 步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制,啟動頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象,所以為保證其控制精度,應(yīng)處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制,驅(qū)動器可直接對電機(jī)編碼器反饋信號進(jìn)行采樣,內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán),一般不會出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)象,控制性能更為可靠。 六、速度響應(yīng)性能不同 步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速(一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn))需要200~400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好,以山洋400W交流伺服電機(jī)為例,從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒,可用于要求快速啟停的控制場合。 綜上所述,交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來做執(zhí)行電動機(jī)。所以,在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素,選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)。
選型計(jì)算方法
一、轉(zhuǎn)速和編碼器分辨率的確認(rèn)。 二、電機(jī)軸上負(fù)載力矩的折算和加減速力矩的計(jì)算。 三、計(jì)算負(fù)載慣量,慣量的匹配,安川伺服電機(jī)為例,部分產(chǎn)品慣量匹配可達(dá)50倍,但實(shí)際越小越好,這樣對精度和響應(yīng)速度好。 四、再生電阻的計(jì)算和選擇,對于伺服,一般2kw以上,要外配置。 五、電纜選擇,編碼器電纜雙絞屏蔽的,對于安川伺服等日系產(chǎn)品絕對值編碼器是6芯,增量式是4芯。
編輯本段安裝使用注意事項(xiàng)
一、伺服電機(jī)油和水的保護(hù) A:伺服電機(jī)可以用在會受水或油滴侵襲的場所,但是它不是全防水或防油的。因此, 伺服電機(jī)不應(yīng)當(dāng)放置或使用在水中或油侵的環(huán)境中。 B:如果伺服電機(jī)連接到一個減速齒輪,使用伺服電機(jī)時應(yīng)當(dāng)加油封,以防止減速齒輪的油進(jìn)入伺服電機(jī) C:伺服電機(jī)的電纜不要浸沒在油或水中。 二、伺服電機(jī)電纜→減輕應(yīng)力 A:確保電纜不因外部彎曲力或自身重量而受到力矩或垂直負(fù)荷,尤其是在電纜出口處或連接處。 B:在伺服電機(jī)移動的情況下,應(yīng)把電纜(就是隨電機(jī)配置的那根)牢固地固定到一個靜止的部分(相對電機(jī)),并且應(yīng)當(dāng)用一個裝在電纜支座里的附加電纜來延長它,這樣彎曲應(yīng)力可以減到最小。 C:電纜的彎頭半徑做到盡可能大。 三、伺服電機(jī)允許的軸端負(fù)載 A:確保在安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)時加到伺服電機(jī)軸上的徑向和軸向負(fù)載控制在每種型號的規(guī)定值以內(nèi)。 B:在安裝一個剛性聯(lián)軸器時要格外小心,特別是過度的彎曲負(fù)載可能導(dǎo)致軸端和軸承的損壞或磨損 C:最好用柔性聯(lián)軸器,以便使徑向負(fù)載低于允許值,此物是專為高機(jī)械強(qiáng)度的伺服電機(jī)設(shè)計(jì)的。 D:關(guān)于允許軸負(fù)載,請參閱“允許的軸負(fù)荷表”(使用說明書)。 四、伺服電機(jī)安裝注意 A:在安裝/拆卸耦合部件到伺服電機(jī)軸端時,不要用錘子直接敲打軸端。(錘子直接敲打軸端,伺服電機(jī)軸另一端的編碼器要被敲壞) B:竭力使軸端對齊到最佳狀態(tài)(對不好可能導(dǎo)致振動或軸承損壞)。
編輯本段直流無刷伺服電機(jī)特點(diǎn)
轉(zhuǎn)動慣量小、啟動電壓低、空載電流??; 棄接觸式換向系統(tǒng),大大提高電機(jī)轉(zhuǎn)速,最高轉(zhuǎn)速高達(dá)100 000rpm;無刷伺服電機(jī)在執(zhí)行伺服控制時,無須編碼器也可實(shí)現(xiàn)速度、位置、扭矩等的控制; 不存在電刷磨損情況,除轉(zhuǎn)速高之外,還具有壽命長、噪音低、無電磁干擾等特點(diǎn)。
編輯本段直流有刷伺服電機(jī)特點(diǎn)
1.體積小、動作快反應(yīng)快、過載能力大、調(diào)速范圍寬 2.低速力矩大, 波動小,運(yùn)行平穩(wěn) 3.低噪音,高效率 4.后端編碼器反饋(選配)構(gòu)成直流伺服等優(yōu)點(diǎn)
SGMJV-01ADA61+SGDV-R90A01A
SGMJV-01AAA61+SGDV-R90A01A
SGMJV-01AAA6C+SGDV-R90A01A
SGMJV-02AAA61+SGDV-1R6A01A
SGMJV-02AAA6C+SGDV-1R6A01A
SGMJV-04AAA61+SGDV-2R8A01A
SGMJV-04AAA6C+SGDV-2R8A01A
SGMJV-08AAA61+SGDV-5R5A01A
SGMJV-08AAA6C+SGDV-5R5A01A
SGMGV-09ADA61+SGDV-7R6A01A
SGMGV-09ADA6C+SGDV-7R6A01A
SGMGV-13ADA61+SGDV-120A01A
SGMGV-13ADA6C+SGDV-120A01A
SGMGV-20ADA61+SGDV-180A01A
SGMGV-20ADA6C+SGDV-180A01A
SGMGV-30ADA61+SGDV-200A01A
SGMGV-30ADA6C+SGDV-200A01A
SGMGV-44ADA61+SGDV-330A01A
SGMGV-55ADA61+SGDV-470A01A
SGMGV-75ADA61+SGDV-550A01A
SGMGV-1AADA61+SGDV-590A01A
SGMGV-1EADA61+SGDV-780A01A
SGMJV-04ADA21+SGDV-2R8A11A
SGMJV-A5ADA21+SGDV-R70A11A
SGMJV-01ADA2C+SGDV-R90A11A
SGMJV-04ADC6S+SGDV-2R8A01A
SGMJV-08ADC6S+SGDV-5R5A01A
SGMJV-08ADC61+SGDV-5R5A01A
SGMJV-04ADC6E+SGDV-2R8A01A
SGMAV-10ADA6C+SGDV-120A11A
SGMAH-02AAA41+SGDM-02ADA
SGMAH-04AAA41+SGDM-04ADA
SGMGH-05ACA61+SGDM-05ADA
SGMGH-09ACA61+SGDM-10ADA
SGMGH-09ACA6C+SGDM-10ADA
SGMGH-13ACA61+SGDM-15ADA
SGMGH-20ACA61+SGDM-20ADA
SGMGH-30ACA61+SGDM-30ADA
SGMGH-44ACA61+SGDM-50ADA
SGMGH-55ACA61+SGDM-60ADA
SGMGH-75ACA61+SGDM-75ADA
SGMGH-1EACA61+SGDM-1EADA
SGMJV-01AAA61
SGMJV-01AAA6C
SGMJV-02AAA61
SGMJV-02AAA6C
SGMJV-04AAA61
SGMJV-04AAA6C
SGMJV-08AAA61
SGMJV-08AAA6C
SGDV-R90A01A
SGDV-1R6A01A
SGDV-2R8A01A
SGDV-5R5A01A
SGMAH-01AAA41
SGMAH-02AAA41
SGMAH-04AAA41
SGMAH-08AAA41
SGMGH-44ACA6C
SGMGH-09ACA6C
SGMGH-09ACA61
SGMGH-13ACA61
SGMGH-20ACA6C
SGMGH-20ACA61
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SGMGH-05ACA61
SGMGV-30DDC61
SGMGV-09ADA61
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SGDV-7R6A01A
SGDV-120A01A
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SGMJV-04ADA21
SGMJV-01ADA2C
SGMJV-02ADA21
SGDM-01ADA
SGDM-02ADA
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SGDM-08ADA
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SGMAV-04ADA21
SGMAV-01ADA21
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SGMPS-02ACA21
SGMPS-01ACA21
SGMPS-04ACA21
SGDH-02AE
SGDH-1EAE
SGDH-1ADE
SGMAV-02ADA61
SGMAV-08ADA61
SGMAV-A5ADA61
SGMAV-A5ADA21
SGMSV-20ADA61
SGMSV-30ADA61
上海泛若自動化控制技
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