隨著伺服電機的廣泛運用,它的選型問題也成為大家關注的焦點。有很多第一次使用伺服電機的客戶并不知道怎么選型,甚至有時還會面臨選錯型號無法更換的尷尬。
首先要明確伺服電機的使用場合,例如機床、包裝機、輸送機等。這將有助于確定所需的電機型號、規(guī)格和性能。例如,在機床上使用需要電機速度快且精度高,電機轉矩大;而在包裝機上使用需要電機速度可調,簡單控制,穩(wěn)定性好等。
其次確定所需電機的輸出功率、轉速、轉矩、控制精度、動態(tài)響應和負載性能等特性。這些特性將有助于找到最適合您應用場合的電機。例如在輸送機上使用的電機如果需要承受大的負載,其輸出功率和轉矩應該是比較大的。
選擇合適的電源,伺服電機從供電電源上區(qū)分可分為交流伺服電機和直流伺服電機。二者還是比較好選擇的。一般的自動化設備,甲方都會提供標準的380V工業(yè)電源或220V電源,此時選擇對應電源的伺服電機即可,免去電源類型的轉換。但有一些設備,比如立體倉庫中的穿梭板、AGV小車等,由于本身的移動性質,大部分使用自帶直流電源,所以一般使用直流伺服電機。
選型過程中有幾個點是需要我們去考慮的
(1)慣量匹配
要實現(xiàn)對負載的高精度控制,需要考慮電機與系統(tǒng)的慣量是否匹配。對于為什么需要慣量匹配的問題,網(wǎng)上并沒有給出一統(tǒng)江湖的說法。個人理解有限,在這里就不解釋了。有興趣的朋友可以自行考證一下并告知一聲。慣量匹配的原則為:考慮系統(tǒng)慣量折合到電機軸上,與電機的慣量比不大于10;比值越小,控制穩(wěn)定性越好,但需要更大的電機,性價比更低。具體的計算方法如有不明白的請自行補學大學"理論力學"。
(2)精度要求
計算經(jīng)過減速機和傳動機構的變化后,電機的控制精度是否能夠滿足負載的要求。減速器或某些傳動機構有一定的回程間隙,都需要考慮。
(3)控制匹配
這個方面主要是與電氣設計人員溝通確認,比如伺服控制器的通訊方式是否與PLC匹配,編碼器類型及是否需要引出數(shù)據(jù)等。
(4)需要的功率和速度
根據(jù)結構形式和最終負載的速度和加速度要求,計算電機所需功率和速度。值得注意的是,通常情況下需要結合所選電機的速度選取減速機的減速比。在實際選型過程中,比如負載為水平運動,因為各個傳動機構的摩擦系數(shù)和風載系數(shù)的不確定性,公式P=T*N/9549往往無法明確計算(無法精確計算扭矩的大小)。而在實踐過程中,也發(fā)現(xiàn)使用伺服電機所需功率最大處往往是加減速階段。所以,通過T=F*R=m*a*R可定量計算所需電機的功率大小和減速機的減速比(m:負載質量;a:負載加速度;R:負載旋轉半徑)。
有以下幾點需要注意:
a) 電機的功率富余系數(shù);b) 考慮機構的傳動效率;c) 減速機的輸入和輸出扭矩是否達標,并有一定的安全系數(shù);d) 后期是否會有加大速度的可能性。值得一提的是,在傳統(tǒng)行業(yè)中,例如起重機等行業(yè),使用普通的感應電機驅動,加速度無明確要求,計算過程使用的是經(jīng)驗公式。注:負載垂直運行的情況下,注意把重力加速度計算在內。
選擇什么樣的伺服電機,在很大程度上取決于負載的物理特性,負載的工作特性、系統(tǒng)要求以及工作環(huán)境。一旦系統(tǒng)要求確定后,無論選擇何種形式的伺服電機,首先要考慮的是選擇多大的電機合適,主要考慮負載的物理特性,包括負載扭矩、慣量等。在伺服電機中,通常以扭矩或者力來衡量電機大小,所以選電機首先要計算出折算到電機軸端負載扭矩或者力的大小。計算出扭矩以后需要留出一部分余量,一般選擇電機連續(xù)扭矩>=1.3倍負載扭矩,這樣能保證電機可靠的運行。除此外還需要計算折算到軸端負載慣量的大小,一般選擇負載慣量:電機轉子慣量<5:1,以保證伺服系統(tǒng)響應的快速性。如果出現(xiàn)電機和負載之間慣量,扭矩不匹配的情況,那么只能犧牲速度,在電機和負載間增加減速機了,這時你需要權衡。