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伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)任意变化的自动控制系统。伺服的主要任务是按控制命令的要求,对功率进行放大、变换与调控等处理,使驱动装置输出的力矩、速度和位置能被控制得非常灵活、方便。为了实现jingque的速度与位置控制,电机是重要的影响因素。目前市场上的伺服电机种类繁多,而且同种类型伺服电机的电气参数相差很多,因此建议控制伺服电机使用与其配套的伺服驱动器,否则可能会给调试带来困难,如电机参数的识别方式、电机的转动惯量、编码器的接收方式等都可能出现问题。

伺服电机又叫执行电机,或叫控制电机。在自动控制系统中,伺服电机是一个执行元件,它的作用是把信号(控制电压或相位)变换成机械位移也就是把接收到的电信号变为电机的一定转速或角位移,其容量一般为0.1~100W,常用的是30W以下。伺服电机有直流和交流之分。



伺服电机的特点

 与普通电机相比,伺服电机有以下特点:

①低转动惯量,保证高动态特性。

②转子阻抗高,保证启动转矩大、调速范围宽。

③无电刷或换向器。

④定子散热比较方便。

⑤结构紧凑,保证较小的体积与重量。


有人提出用功率变化率来衡量电机的动态特性,功率变化率等于电机的额定输出扭矩与转子转动惯量之比。与步进电机相比,伺服电机有更优良的控制特性,以下是二者的特性比较。

控制精度不同。步进电机的步距角通常为0.09°,而伺服电机根据编码器位数可以更加jingque。

低频特性不同。步进电机低频有震动。

矩频特性不同。步进电机的最高转速可达300~600r/min,而伺服电机可以达到2000~3000r/min。

过载能力不同。步进电机一般不具有过载能力,而交流伺服电机具有高过载能力。 

运行性能不同。步进电机多为开环控制,而伺服电机多用于闭环控制。

速度响应性能不同。步进电机启动响应较慢,需要几百毫秒。

接收信号不同。步进驱动多接收脉冲信号作为速度给定,而交流伺服多接收模拟信号。 

 

为什么伺服电机要求过载能力强?

说起对工业机器人的性能要求,无非就是“快、准、狠”三字。其实这也就是对机器人关节伺服电机的要求,今天我们就来拆解一下这三字背后的含义。

其中“快”、“准”的意思大家都非常好了解,就是要求伺服电机的响应速度要快,控制精度要高。而“狠”字又怎么解呢?其实大家仔细想想,伺服电机除了又快又准外,我们对它的余下要求就是过载能力强,即“狠”了。

由于伺服电机在机器人上主要用于驱动关节的运动,因此它需要进行频繁正反转短时运行。而在这种频繁正反转,而且又带着一定惯量的负载,还要求控制速度非常快的情况下,对伺服电机的过载能力(过载扭矩、过载电流)要求是非常高的。

  

由上述公式可知,实际伺服电机在带载启动时,除了加载的扭矩  和摩擦系数Kn外,还会因为负载惯量J和角加速度  的影响导致启动扭矩变大。特别是电机加速得越快,  越大,  不变,  就越大,伺服电机的扭矩过载能力就必须越强。 

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电机测功机(扭矩转速功率)

用于电机测功的仪器

通常由一台三相交流换向器电动机和测力计、测速发电机组合而成。测功机可作为发电机运行,作为被测动力机械的负载,以测量被测机械的轴上输出转矩;也可以作电动机运行,拖动其他机械,以测量其轴上输入转矩。转矩与测速发电机测得的转速之积即轴功率。图片

大家都知道要用测功机来测量电机的扭矩-转速曲线,从而获取电机的扭矩输出性能。但这里有个问题,就是扭矩-转速曲线所反映的是电机在恒转速下的扭矩输出能力,并不能反映伺服电机的过载能力。而往往伺服电机的运行,连续运行时输出的力并不恒定,只是启动和制动时的大,如果依据扭矩-转速曲线来做电机选型,将会严重放大选型电机的功率。 

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因此,要测伺服电机的瞬时过载扭矩,还是需要测量电机的动态扭矩曲线。特别对于伺服驱动器设计来说,还必须同时测量电机的输入动态电流曲线,且电流曲线和扭矩曲线必须同步,才能准确捕捉到伺服电机的过载能力特性。



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