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維修技術(shù)
伺服電機在使用中的常見(jiàn)問(wèn)題
內容簡(jiǎn)介:交流伺服系統包括:伺服驅動(dòng)、伺服電機和一個(gè)反饋傳感器(一般伺服電機自帶光學(xué)偏碼器)。所有這些部件都在一個(gè)控制閉環(huán)系統中運行:驅動(dòng)器從外部接收參數信息,然后將一定電流輸送給電機,通過(guò)電機轉換成扭矩帶動(dòng)負載,負載根據它自己的特性進(jìn)行動(dòng)作或加減速。
  一.前言
  伺服系統是機電產(chǎn)品中的重要環(huán)節,它能提供最高水平的動(dòng)態(tài)響應和扭矩密度,所以拖動(dòng)系統的發(fā)展趨勢是用交流伺服驅動(dòng)取替傳統的液壓、直流、步進(jìn)和AC變頻調速驅動(dòng),以便使系統性能達到一個(gè)全新的水平,包括更短的周期、更高的生產(chǎn)率、更好的可靠性和更長(cháng)的壽命。為了實(shí)現伺服電機的更好性能,就必須對伺服電機的一些使用特點(diǎn)有所了解。本文將淺析伺服電機在使用中的常見(jiàn)問(wèn)題。
  二.問(wèn)題
  問(wèn)題一:噪聲,不穩定
  客戶(hù)在一些機械上使用伺服電機時(shí),經(jīng)常會(huì )發(fā)生噪聲過(guò)大,電機帶動(dòng)負載運轉不穩定等現象,出現此問(wèn)題時(shí),許多使用者的第一反應就是伺服電機質(zhì)量不好,因為有時(shí)換成步進(jìn)電機或是變頻電機來(lái)拖動(dòng)負載,噪聲和不穩定現象卻反而小很多。表面上看,確實(shí)是伺服電機的原故,但我們仔細分析伺服電機的工作原理后,會(huì )發(fā)現這種結論是完全錯誤的。
  交流伺服系統包括:伺服驅動(dòng)、伺服電機和一個(gè)反饋傳感器(一般伺服電機自帶光學(xué)偏碼器)。所有這些部件都在一個(gè)控制閉環(huán)系統中運行:驅動(dòng)器從外部接收參數信息,然后將一定電流輸送給電機,通過(guò)電機轉換成扭矩帶動(dòng)負載,負載根據它自己的特性進(jìn)行動(dòng)作或加減速,傳感器測量負載的位置,使驅動(dòng)裝置對設定信息值和實(shí)際位置值進(jìn)行比較,然后通過(guò)改變電機電流使實(shí)際位置值和設定信息值保持一致,當負載突然變化引起速度變化時(shí),偏碼器獲知這種速度變化后會(huì )馬上反應給伺服驅動(dòng)器,驅動(dòng)器又通過(guò)改變提供給伺服電機的電流值來(lái)滿(mǎn)足負載的變化,并重新返回到設定的速度。交流伺服系統是一個(gè)響應非常高的全閉環(huán)系統,負載波動(dòng)和速度較正之間的時(shí)間滯后響應是非常快的,此時(shí),真正限制了系統響應效果的是機械連接裝置的傳遞時(shí)間。
  舉一個(gè)簡(jiǎn)單例子:有一臺機械,是用伺服電機通過(guò)V形帶傳動(dòng)一個(gè)恒定速度、大慣性的負載。整個(gè)系統需要獲得恒定的速度和較快的響應特性,分析其動(dòng)作過(guò)程:
  當驅動(dòng)器將電流送到電機時(shí),電機立即產(chǎn)生扭矩;一開(kāi)始,由于V形帶會(huì )有彈性,負載不會(huì )加速到象電機那樣快;伺服電機會(huì )比負載提前到達設定的速度,此時(shí)裝在電機上的偏碼器會(huì )削弱電流,繼而削弱扭矩;隨著(zhù)V型帶張力的不斷增加會(huì )使電機速度變慢,此時(shí)驅動(dòng)器又會(huì )去增加電流,周而復始。
  在此例中,系統是振蕩的,電機扭矩是波動(dòng)的,負載速度也隨之波動(dòng)。其結果當然會(huì )是噪音、磨損、不穩定了。不過(guò),這都不是由伺服電機引起的,這種噪聲和不穩定性,是來(lái)源于機械傳動(dòng)裝置,是由于伺服系統反應速度(高)與機械傳遞或者反應時(shí)間(較長(cháng))不相匹配而引起的,即伺服電機響應快于系統調整新的扭矩所需的時(shí)間。
  找到了問(wèn)題根源所在,再來(lái)解決當然就容易多了,針對以上例子,您可以:(1)增加機械剛性和降低系統的慣性,減少機械傳動(dòng)部位的響應時(shí)間,如把V形帶更換成直接絲桿傳動(dòng)或用齒輪箱代替V型帶。(2)降低伺服系統的響應速度,減少伺服系統的控制帶寬,如降低伺服系統的增益參數值。
  當然,以上只是噪起,不穩定的原因之一,針對不同的原因,會(huì )有不同的解決辦法,如由機械共振引起的噪聲,在伺服方面可采取共振抑制,低通濾波等方法,總之,噪聲和不穩定的原因,基本上都不會(huì )是由于伺服電機本身所造成。
  問(wèn)題二:慣性匹配
  在伺服系統選型及調試中,常會(huì )碰到慣量問(wèn)題!具體表現為:1在伺服系統選型時(shí),除考慮電機的扭矩和額定速度等等因素外,我們還需要先計算得知機械系統換算到電機軸的慣量,再根據機械的實(shí)際動(dòng)作要求及加工件質(zhì)量要求來(lái)具體選擇具有合適慣量大小的電機;2在調試時(shí)(手動(dòng)模式下),正確設定慣量比參數是充分發(fā)揮機械及伺服系統最佳效能的前題,此點(diǎn)在要求高速高精度的系統上表現由為突出(臺達伺服慣量比參數為1-37,JL/JM)。這樣,就有了慣量匹配的問(wèn)題!
  那到底什么是“慣量匹配”呢?
  1.根據牛頓第二定律:“進(jìn)給系統所需力矩T=系統傳動(dòng)慣量J×角加速度θ角加速度θ影響系統的動(dòng)態(tài)特性,θ越小,則由控制器發(fā)出指令到系統執行完畢的時(shí)間越長(cháng),系統反應越慢。如果θ變化,則系統反應將忽快忽慢,影響加工精度。由于馬達選定后最大輸出T值不變,如果希望θ的變化小,則J應該盡量小。2.進(jìn)給軸的總慣量“J=伺服電機的旋轉慣性動(dòng)量JM+電機軸換算的負載慣性動(dòng)量JL負載慣量JL由(以工具機為例)工作臺及上面裝的夾具和工件、螺桿、聯(lián)軸器等直線(xiàn)和旋轉運動(dòng)件的慣量折合到馬達軸上的慣量組成。JM為伺服電機轉子慣量,伺服電機選定后,此值就為定值,而JL則隨工件等負載改變而變化。如果希望J變化率小些,則最好使JL所占比例小些。這就是通俗意義上的“慣量匹配”。
  知道了什么是慣量匹配,那慣量匹配具體有什么影響又如何確定呢?
  1.影響:傳動(dòng)慣量對伺服系統的精度,穩定性,動(dòng)態(tài)響應都有影響,慣量大,系統的機械常數大,響應慢,會(huì )使系統的固有頻率下降,容易產(chǎn)生諧振,因而限制了伺服帶寬,影響了伺服精度和響應速度,慣量的適當增大只有在改善低速爬行時(shí)有利,因此,機械設計時(shí)在不影響系統剛度的條件下,應盡量減小慣量。
  2.確定:衡量機械系統的動(dòng)態(tài)特性時(shí),慣量越小,系統的動(dòng)態(tài)特性反應越好;慣量越大,馬達的負載也就越大,越難控制,但機械系統的慣量需和馬達慣量相匹配才行。不同的機構,對慣量匹配原則有不同的選擇,且有不同的作用表現。例如,CNC中心機通過(guò)伺服電機作高速切削時(shí),當負載慣量增加時(shí),會(huì )發(fā)生:1.控制指令改變時(shí),馬達需花費較多時(shí)間才能達到新指令的速度要求;2.當機臺沿二軸執行弧式曲線(xiàn)快速切削時(shí),會(huì )發(fā)生較大誤差1.一般伺服電機通常狀況下,當JL≦JM,則上面的問(wèn)題不會(huì )發(fā)生。2.當JL=3×JM,則馬達的可控性會(huì )些微降低,但對平常的金屬切削不會(huì )有影響。(高速曲線(xiàn)切削一般建議JL≦JM)
  3.當JL≧3×JM,馬達的可控性會(huì )明顯下降,在高速曲線(xiàn)切削時(shí)表現突出
  不同的機構動(dòng)作及加工質(zhì)量要求對JL與JM大小關(guān)系有不同的要求,慣性匹配的確定需要根據機械的工藝特點(diǎn)及加工質(zhì)量要求來(lái)確定。
  問(wèn)題三:伺服電機選型
  在選擇好機械傳動(dòng)方案以后,就必須對伺服電機的型號和大小進(jìn)行選擇和確認。
  (1)選型條件:一般情況下,選擇伺服電機需滿(mǎn)足下列情況:
  1.馬達最大轉速>系統所需之最高移動(dòng)轉速。
  2.馬達的轉子慣量與負載慣量相匹配。
  3連續負載工作扭力≦馬達額定扭力
  4.馬達最大輸出扭力>系統所需最大扭力(加速時(shí)扭力)
  (2)選型計算:
  1.慣量匹配計算(JL/JM)
  2.回轉速度計算(負載端轉速,馬達端轉速)
  負載扭矩計算(連續負載工作扭矩,加速時(shí)扭矩) 
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西安西瑪高壓電機維修的工藝流程簡(jiǎn)單介紹
  西安西瑪高壓電機生產(chǎn)廠(chǎng)家批量生產(chǎn)電機時(shí),要購真空浸漆設備,該設備由專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家提供。一般修理廠(chǎng)家利用電加熱棒加熱定子至一定溫度后翻轉,定子口朝上進(jìn)行雙面灌漆。
西瑪電機維修在生活中尤為重要。
  西瑪電機本身如果過(guò)載,欠壓過(guò)壓,都會(huì )引起電機繞組故障。這不僅會(huì )對影響電機的使用效率,也會(huì )對我們的人身安全造成一定的威脅。電機維修在這個(gè)時(shí)候就顯得尤為重要。
三相異步電機常見(jiàn)電氣故障分析
  轉子籠條斷條即為銅條或鋁條斷裂,這時(shí)電機一般為出現雜音,嗡嗡的電磁聲音,當出現這種故障的是,電機的轉速下降,啟動(dòng)困難,定子的三相電流不穩定。
解析離心機電機容量確定中的節能
  從節能角度考慮,希望所選電機在額定功率或盡量接近額定功率的條件下工作,這樣電機功率因數比較高,符合節能要求。
如何選擇離心機電機
  根據離心機的啟動(dòng)情況,從電機性能來(lái)說(shuō),最好選用具有較大啟動(dòng)轉矩的特殊電機,如滑環(huán)式電機或繞線(xiàn)型轉子電機,但價(jià)格較貴,比一般三相(鼠籠型)感應電機要高40%以上,故通常不采用這種方法。
方木多片鋸主電機出現故障的原因
  方木多片鋸主電機無(wú)法啟動(dòng)的原因有很多情況,我們著(zhù)重介紹電機啟動(dòng)失敗的幾類(lèi)主要現象,并分析其啟動(dòng)失敗的原因及其采取的對策。
淺談電機系統的改造
  起重機每天需進(jìn)行大量的裝卸操作,由于繞線(xiàn)式電機調速是通過(guò)電氣驅動(dòng)系統中的主要控制元件—交流接觸器來(lái)接入和斷開(kāi)電動(dòng)機轉子上串接的電阻,切換十分頻繁,在電流比較大的狀態(tài)下,容易燒壞觸頭。
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