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伺服电机、步进电机大解惑!

作者: 深圳日弘忠信电器有限公司发表时间:2019-10-18 16:15:58浏览量:62

电动伺服系统的一般结构为三个闭环控制,即电流环、速度环和位置环。一般情况下,对于交流伺服驱动器,可通过对其内部功能参数进行人工设定而实现位置控制、速度控制、转矩控制等多种功能。
文本标签:伺服电机

电动伺服系统的一般结构为三个闭环控制,即电流环、速度环和位置环。一般情况下,对于交流伺服驱动器,可通过对其内部功能参数进行人工设定而实现位置控制、速度控制、转矩控制等多种功能。

那么我们就通过以下几个问题来解决大家的疑惑。

1.如何正确选择伺服电机和步进电机?

 答:主要视具体应用情况而定,简单地说要确定:负载的性质(如水平还是垂直负载等),转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求,上位控制要求(如对端口界面和通讯方面的要求),主要控制方式是位置、转矩还是速度方式。供电电源是直流还是交流电源,或电池供电,电压范围。据此以确定电机和配用驱动器或控制器的型号。


 2.选择步进电机还是伺服电机系统?

 答:其实,选择什么样的电机应根据具体应用情况而定,各有其特点。

 3.如何配用步进电机驱动器?

 答:根据电机的电流,配用大于或等于此电流的驱动器。如果需要低振动或高精度时,可配用细分型驱动器。对于大转矩电机,尽可能用高电压型驱动器,以获得良好的高速性能。

4.何时选用直流伺服系统,它和交流伺服有何区别?

 答:直流伺服电机分为有刷和无刷电机。

 有刷电机成本低,结构简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护方便(换碳刷),产生电磁干扰,对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。

 无刷电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定。控制复杂,容易实现智能化,其电子换相方式灵活,可以方波换相或正弦波换相。电机免维护,效率很高,运行温度低,电磁辐射很小,长寿命,可用于各种环境。

 交流伺服电机也是无刷电机,分为同步和异步电机,目前运动控制中一般都用同步电机,它的功率范围大,可以做到很大的功率。大惯量,最高转动速度低,且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。

5.使用伺服电机时要注意的问题?

 答:上电运行前要作如下检查:

 1) 电源电压是否合适(过压很可能造成驱动模块的损坏);对于直流输入的 +/- 极性一定不能接错,驱动控制器上的电机型号或电流设定值是否合适(开始时不要太大);

 2) 控制信号线接牢靠,工业现场最好要考虑屏蔽问题(如采用双绞线);

 3) 不要开始时就把需要接的线全接上,只连成最基本的系统,运行良好后,再逐步连接。

 4) 一定要搞清楚接地方法,还是采用浮空不接。

 5) 开始运行的半小时内要密切观察电机的状态,如运动是否正常,声音和温升情况,发现问题立即停机调整。

6.步进电机启动运行时,有时动一下就不动了或原地来回动,运行时有时还会失步,是什么问题?

 一般要考虑以下方面作检查:

 1) 电机力矩是否足够大,能否带动负载,因此我们一般推荐用户选型时要选用力矩比实际需要大 50%~100% 的电机,因为步进电机不能过负载运行,哪怕是瞬间,都会造成失步,严重时停转或不规则原地反复动。

 2) 上位控制器来的输入走步脉冲的电流是否够大(一般要 >10mA ),以使光耦稳定导通,输入的频率是否过高,导致接收不到,如果上位控制器的输出电路是CMOS 电路,则也要选用 CMOS 输入型的驱动器。

4) 电机未固定好时,有时会出现此状况,则属于正常。因为,实际上此时造成了电机的强烈共振而导致进入失步状态。电机必须固定好。

7.我想通过通讯方式直接控制伺服电机,可以吗?

 可以的,也比较方便,只是速度问题,用于对响应速度要求不太高的应用。如果要求快速的响应控制参数,最好用伺服运动控制卡,一般它上面有DSP 和高速度的逻辑处理电路,以实现高速高精度的运动控制。如 S 加速、多轴插补等。

8.用开关电源给步进和直流电机系统供电好不好?

 一般最好不要,特别是大力矩电机,除非选用比需要的功率大一倍以上的开关电源。因为,电机工作时是大电感型负载,会对电源端形成瞬间的高压。而开关电源的过载性能不好,会保护关断,且其精密的稳压性能又不需要,有时可能造成开关电源和驱动器的损坏。可以用常规的环形或R 型变压器变压的直流电源。

9.想用±10V或4~20mA的直流电压来控制步进电机,可以吗?

 可以,但需要另外的转换模块。

10.有一个的伺服电机带编码器反馈,可否用只带测速机口的伺服驱动器控制?

 可以,需要配一个编码器转测速机信号模块。

11.伺服电机的码盘部分可以拆开吗?

 禁止拆开,因为码盘内的石英片很容易破裂,且进入灰尘后,寿命和精度都将无法保证,需要专业人员检修。

12、步进和伺服电机可以拆开检修或改装吗?

不要,最好让厂家去做,拆开后没有专业设备很难安装回原样,电机的转定子间的间隙无保证。磁钢材料的性能被破坏,甚至造成失磁,电机力矩大大下降。

13、伺服控制器能够感知外部负载的变化吗?

如遇到设定阻力时停止、返回或保持一定的推力跟进。

14、可以将国产的驱动器或电机和国外优质的电机或驱动器配用吗?

原则上是可以的,但要搞清楚电机的技术参数后才能配用,否则会大大降低应有的效果,甚至影响长期运行和寿命。最好向供应商咨询后再决定。

15、使用大于额定电压值的直流电源电压驱动电机安全吗?

正常来说这不是问题,只要电机在所设定的速度和电流极限值内运行。因为电机速度与电机线电压成正比,因此选择某种电源电压不会引起过速,但可能发生驱动器等故障。

此外,必须保证电机符合驱动器的最小电感系数要求,而且还要确保所设定的电流极限值小于或等于电机的额定电流。

事实上,如果你能在你设计的装置中让电机跑地比较慢的话 ( 低于额定电压 ) ,这是很好的。

以较低的电压 ( 因此比较低的速度 ) 运行会使得电刷运转反弹较少,而且电刷 / 换向器磨损较小,比较低的电流消耗和比较长的电机寿命。

另一方面,如果电机大小的性能的要求需要额外的转矩及速度,过度驱动电机也是可以的,但会牺牲产品的使用寿命。

 

2019-10-18 62人浏览

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