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伺服電機的選型原則、補充公式
發布時間:2021-04-07 06:38:15
上篇文章,《伺服電機選型說明及伺服驅動器的選型方法》,得到很多專家的反饋,非常中肯,感謝大家的關注與支持。
很多時候討論問題,都是基于理想化的模型,忽略次要矛盾,只針對主要矛盾進行探討。
針對大家的反饋意見,對上文中的幾個問題進行補充說明。
慣量折算問題
上文中,討論了伺服電機通過減速機連接負載時,回轉系統總慣量的計算問題。 把討論焦點放到伺服電機的輸出軸上。
從電機軸上看到的負載的慣量,稱之為負載映射慣量JL,負載映射慣量是機械機構慣量Jz除以減速比的平方:
JL=JZ/n2 (1)
JL:負載映射慣量
JZ:機械機構慣量
n: 減速比
設電機轉子慣量為JM,則從電機側看的總慣量為:
J=JM+JL =JM+JZ/n2 (2)
但公式(2)中,還有兩個問題沒有關注到
1. 減速機的慣量。減速機對于伺服電機而言也是負載,也有慣量,其慣量JGB也要計算到總慣量內。
2. 齒輪傳動的效率ηGB,傳動過程中,齒輪總會有摩擦和發熱,其效率總是小于100%的。
綜合兩項因素,從電機側看到的總慣量應為:
J=JM+JGB+JL=JM+JGB+JZ/(ηGB*n2) (3)
這兩點,在上一篇文章中,未作討論。這兩點不應被視為次要矛盾,因為在一定的情況下,其影響是很大的。
減速機慣量:減速機自身的慣量是直接施加到電機軸上的,不會除以減速比的平方。其對慣量比的影響是很明顯的。
傳動效率:機械傳動選用對可能是齒輪箱、減速機、皮帶等。其傳動效率差別很大。尤其當機械加工質量、裝配質量較差時,傳動效率更低,其對負載映射慣量的影響更大。
選型裕量問題
在上文中,沒單獨介紹選擇裕量問題。機械傳動效率的影響因素很多,如機械機構的加工質量、裝配工藝,傳動機構的類型等。考慮的各種損耗、選型時,要在精確計算的基礎上,根據經驗、留出一定的選型裕量。
選型裕量建議:
額定扭矩:30%左右
峰值扭矩:50%左右
額定轉速:20%左右
制動電阻問題
伺服的選型,都是以伺服電機為核心,選定伺服電機后,再為伺服電機配套對應的驅動器。驅動器選型中,有朋友反饋,常被客戶忽略的是制動電阻的選擇。
伺服電機減速時,會產生再生功率。每個伺服驅動器都有一定的制動能力。當系統內的總再生能量超過系統的制動能力時,必須將超出的能量轉到一個再生電阻器消散掉。此時,需要為驅動器選擇一個合適的制動電阻。
不同驅動器廠家,都會給出對應驅動器的制動電阻的選型建議。選型時,要根據實際應用靈活選擇。如果在重載工作場合,可以選擇高一檔的制動電阻,反之則可低一檔選擇。
總結
伺服選型是伺服應用的基礎工作,涉及機械、電氣等專業的很多方面,想把伺服選型講深講透著實不易。伺服選型人員不可能精通所有的專業知識,但在選型時要能夠把握住主要矛盾,以及主要矛盾的主要方面。
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