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伺服电机的选择

作者/出处: 网络 发布时间: 2015-07-24

 伺服电机伺服主要靠脉冲来定位,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移;可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。


       闭环半闭环:格兰达的设备用伺服电机都是半闭环,只是编码器发出多少个脉冲,无法进行反馈值和目标值的比较;如是闭环则使用光栅尺进行反馈


开环步进电机:则没有记忆发出多少个脉冲。


       伺服:速度控制、位置控制、力矩控制


       增量式伺服电机:是没有记忆功能,下次开始是从零开始;


       绝对值伺服电机具有记忆功能,下次开始是从上次停止位置开始。伺服电机额定速度3000rpm,最大速度5000 rpm;      加速度一般设0.05 ~~ 0.5s


       计算内容:


       1.负载(有效)转矩T<伺服电机T的额定转矩


       2.负载惯量J/伺服电机惯量J< 10 (5倍以下为好)


       3.加、减速期间伺服电机要求的转矩 < 伺服电机的最大转矩


       4.最大转速<电机额定转速


       伺服电机:编码器分辨率2500puls/圈;则控制器发出2500个脉冲,电机转一圈。


       1.确定机构部:   另确定各种机构零件(丝杠的长度、导程和带轮直径等)细节。


       典型机构:滚珠丝杠机构、皮带传动机构、齿轮齿条机构等


       2.确定运转模式: (加减速时间、匀速时间、停止时间、循环时间、移动距离) 运转模式对电机的容量选择影响很大,加减速时间、停止时间尽量取大,就可以选择小容量电机


       3.计算负载惯量J和惯量比(x〖10〗^(-4)kg.m^2): 根据结构形式计算惯量比。 负载惯量J/伺服电机惯量J< 10  单位(x〖10〗^(-4)kg.m^2) 计算负载惯量后预选电机,计算惯量比


       4.计算转速N【r/min】:  根据移动距离、加速时间ta、减速时间td、匀速时间tb计算电机转速。


       计算最高速度Vmax   1/2   x ta x Vmax + tb x Vmax +  1/2   x td x Vmax = 移动距离  则得Vmax=0.334m/s(假设) 则最高转速:要转换成N【r/min】。


       N = Vmax/Ph = 0.334/0.02=16.7(r/s)


          = 16.7 x 60 = 1002(r/min)< 3000(电机额定转速)


       2)带轮转1全周长=0.157m(假设)   最高转速Vmax=1.111(m/s)


       N = Vmax/Ph = 1.111/0.157 = 7.08(r/s)


          = 7.08 x 60 = 428.8 (r/min)< 3000(电机额定转速)


       5.计算转矩T【N . m】:  根据负载惯量、加减速时间、匀速时间计算电机转矩、计算移动转矩、加速转矩、减速转矩。


 确认最大转矩:加减速时转矩最大 < 电机最大转矩


       确认有效转矩:有效(负载)转矩Trms < 电机额定转矩


       6.选择电机:  选择能满足3~5项条件的电机。


       1.转矩[N.m]:

 

1)峰值转矩:运转过程中(主要是加减速)电机所需要的最大转矩;为电机最大转矩的80

                    

2)移动转矩、停止时的保持转矩:电机长时间运行所需转矩;为电机额定转矩的80%以下。


      3)有效转矩:运转、停止全过程所需转矩的平方平均值的单位时间数值;为电机额定转矩的80%以下。


                        Trms=√((Ta^(2 ) x ta+Tf^2  x tb+Td^2  x td)/tc)


       Ta:加速转矩 ta:加速时间  Tf:移动转矩  tb:匀速时间  Td:减速转矩  td:减速时间  tc:循环时间


       2.转速:最高转速运转时电机的最高转速:大致为额定转速以下;(最高转速时需要注意转矩和温度的上升)


       3.惯量:保持某种状态所需要的力

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