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步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)技術(shù)問(wèn)答連連看之一

發(fā)布時(shí)間:2013-02-26 責(zé)任編輯:hedyxing

【導(dǎo)讀】步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)在工業(yè)控制中應(yīng)用非常廣泛,過(guò)程中不乏出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題,例如如何正確選擇伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)?本次技術(shù)問(wèn)答連連看分三部分,共31個(gè)關(guān)于步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)的技術(shù)問(wèn)答,只為解答你心中的疑惑。

1, 如何正確選擇伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)?

主要視具體應(yīng)用情況而定,簡(jiǎn)單地說(shuō)要確定:負(fù)載的性質(zhì)(如水平還是垂直負(fù)載等),轉(zhuǎn)矩、慣量、轉(zhuǎn)速、精度、加減速等要求,上位控制要求(如對(duì)端口界面 和通訊方面的要求),主要控制方式是位置、轉(zhuǎn)矩還是速度方式。供電電源是直流還是交流電源,或電池供電,電壓范圍。據(jù)此以確定電機(jī)和配用驅(qū)動(dòng)器或控制器的 型號(hào)。

2, 選擇步進(jìn)電機(jī)還是伺服電機(jī)系統(tǒng)?

其實(shí),選擇什么樣的電機(jī)應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用情況而定,各有其特點(diǎn)。請(qǐng)見(jiàn)下表,自然明白。


3, 如何配用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器?

根據(jù)電機(jī)的電流,配用大于或等于此電流的驅(qū)動(dòng)器。如果需要低振動(dòng)或高精度時(shí),可配用細(xì)分型驅(qū)動(dòng)器。對(duì)于大轉(zhuǎn)矩電機(jī),盡可能用高電壓型驅(qū)動(dòng)器,以獲得良好的高速性能。根據(jù)電機(jī)的電流,配用大于或等于此電流的驅(qū)動(dòng)器。如果需要低振動(dòng)或高精度時(shí),可配用細(xì)分型驅(qū)動(dòng)器。對(duì)于大轉(zhuǎn)矩電機(jī),盡可能用高電壓型驅(qū)動(dòng)器,以獲得良好的高速性能。

4, 2 相和 5 相步進(jìn)電機(jī)有何區(qū)別,如何選擇?

2 相電機(jī)成本低,但在低速時(shí)的震動(dòng)較大,高速時(shí)的力矩下降快。 5 相電機(jī)則振動(dòng)較小,高速性能好,比 2 相電機(jī)的速度高 30~50% ,可在部分場(chǎng)合取代伺服電機(jī)。

5, 何時(shí)選用直流伺服系統(tǒng),它和交流伺服有何區(qū)別?

直流伺服電機(jī)分為有刷和無(wú)刷電機(jī)。

有刷電機(jī)成本低,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,調(diào)速范圍寬,控制容易,需要維護(hù),但維護(hù)方便(換碳刷),產(chǎn)生電磁干擾,對(duì)環(huán)境有要求。因此它可以用于對(duì)成本敏感的普通工業(yè)和民用場(chǎng)合。

無(wú)刷電機(jī)體積小,重量輕,出力大,響應(yīng)快,速度高,慣量小,轉(zhuǎn)動(dòng)平滑,力矩穩(wěn)定??刂茝?fù)雜,容易實(shí)現(xiàn)智能化,其電子換相方式靈活,可以方波換相或正弦波換相。電機(jī)免維護(hù),效率很高,運(yùn)行溫度低,電磁輻射很小,長(zhǎng)壽命,可用于各種環(huán)境。

交流伺服電機(jī)也是無(wú)刷電機(jī),分為同步和異步電機(jī),目前運(yùn)動(dòng)控制中一般都用同步電機(jī),它的功率范圍大,可以做到很大的功率。大慣量,最高轉(zhuǎn)動(dòng)速度低,且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用。

無(wú)刷電機(jī)體積小,重量輕,出力大,響應(yīng)快,速度高,慣量小,轉(zhuǎn)動(dòng)平滑,力矩穩(wěn)定。控制復(fù)雜,容易實(shí)現(xiàn)智能化,其電子換相方式靈活,可以方波換相或正弦波換相。電機(jī)免維護(hù),效率很高,運(yùn)行溫度低,電磁輻射很小,長(zhǎng)壽命,可用于各種環(huán)境。

交流伺服電機(jī)也是無(wú)刷電機(jī),分為同步和異步電機(jī),目前運(yùn)動(dòng)控制中一般都用同步電機(jī),它的功率范圍大,可以做到很大的功率。大慣量,最高轉(zhuǎn)動(dòng)速度低,且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用。

6, 使用電機(jī)時(shí)要注意的問(wèn)題?

上電運(yùn)行前要作如下檢查:

1) 電源電壓是否合適(過(guò)壓很可能造成驅(qū)動(dòng)模塊的損壞);對(duì)于直流輸入的 +/- 極性一定不能接錯(cuò),驅(qū)動(dòng)控制器上的電機(jī)型號(hào)或電流設(shè)定值是否合適(開(kāi)始時(shí)不要太大);

2) 控制信號(hào)線(xiàn)接牢靠,工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)最好要考慮屏蔽問(wèn)題(如采用雙絞線(xiàn));

3) 不要開(kāi)始時(shí)就把需要接的線(xiàn)全接上,只連成最基本的系統(tǒng),運(yùn)行良好后,再逐步連接。

4) 一定要搞清楚接地方法,還是采用浮空不接。

5) 開(kāi)始運(yùn)行的半小時(shí)內(nèi)要密切觀(guān)察電機(jī)的狀態(tài),如運(yùn)動(dòng)是否正常,聲音和溫升情況,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即停機(jī)調(diào)整。

7, 步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí),有時(shí)動(dòng)一下就不動(dòng)了或原地來(lái)回動(dòng),運(yùn)行時(shí)有時(shí)還會(huì)失步,是什么問(wèn)題?

一般要考慮以下方面作檢查:

1) 電機(jī)力矩是否足夠大,能否帶動(dòng)負(fù)載,因此我們一般推薦用戶(hù)選型時(shí)要選用力矩比實(shí)際需要大 50%~100% 的電機(jī),因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)不能過(guò)負(fù)載運(yùn)行,哪怕是瞬間,都會(huì)造成失步,嚴(yán)重時(shí)停轉(zhuǎn)或不規(guī)則原地反復(fù)動(dòng)。

2) 上位控制器來(lái)的輸入走步脈沖的電流是否夠大(一般要 >10mA ),以使光耦穩(wěn)定導(dǎo)通,輸入的頻率是否過(guò)高,導(dǎo)致接收不到,如果上位控制器的輸出電路是 CMOS 電路,則也要選用 CMOS 輸入型的驅(qū)動(dòng)器。

3)啟動(dòng)頻率是否太高,在啟動(dòng)程序上是否設(shè)置了加速過(guò)程,最好從電機(jī)規(guī)定的啟動(dòng)頻率內(nèi)開(kāi)始加速到設(shè)定頻率,哪怕加速時(shí)間很短,否則可能就不穩(wěn)定,甚至處于惰態(tài)。

4)電機(jī)未固定好時(shí),有時(shí)會(huì)出現(xiàn)此狀況,則屬于正常。因?yàn)?,?shí)際上此時(shí)造成了電機(jī)的強(qiáng)烈共振而導(dǎo)致進(jìn)入失步狀態(tài)。電機(jī)必須固定好。

5) 對(duì)于 5 相電機(jī)來(lái)說(shuō),相位接錯(cuò),電機(jī)也不能工作。

一般要考慮以下方面作檢查:

1) 電機(jī)力矩是否足夠大,能否帶動(dòng)負(fù)載,因此我們一般推薦用戶(hù)選型時(shí)要選用力矩比實(shí)際需要大 50%~100% 的電機(jī),因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)不能過(guò)負(fù)載運(yùn)行,哪怕是瞬間,都會(huì)造成失步,嚴(yán)重時(shí)停轉(zhuǎn)或不規(guī)則原地反復(fù)動(dòng)。

2) 上位控制器來(lái)的輸入走步脈沖的電流是否夠大(一般要 >10mA ),以使光耦穩(wěn)定導(dǎo)通,輸入的頻率是否過(guò)高,導(dǎo)致接收不到,如果上位控制器的輸出電路是 CMOS 電路,則也要選用 CMOS 輸入型的驅(qū)動(dòng)器。

3)啟動(dòng)頻率是否太高,在啟動(dòng)程序上是否設(shè)置了加速過(guò)程,最好從電機(jī)規(guī)定的啟動(dòng)頻率內(nèi)開(kāi)始加速到設(shè)定頻率,哪怕加速時(shí)間很短,否則可能就不穩(wěn)定,甚至處于惰態(tài)。

4)電機(jī)未固定好時(shí),有時(shí)會(huì)出現(xiàn)此狀況,則屬于正常。因?yàn)?,?shí)際上此時(shí)造成了電機(jī)的強(qiáng)烈共振而導(dǎo)致進(jìn)入失步狀態(tài)。電機(jī)必須固定好。

5) 對(duì)于 5 相電機(jī)來(lái)說(shuō),相位接錯(cuò),電機(jī)也不能工作。

8, 我想通過(guò)通訊方式直接控制伺服電機(jī),可以嗎?

可以的,也比較方便,只是速度問(wèn)題,用于對(duì)響應(yīng)速度要求不太高的應(yīng)用。如果要求快速的響應(yīng)控制參數(shù),最好用伺服運(yùn)動(dòng)控制卡,一般它上面有 DSP 和高速度的邏輯處理電路,以實(shí)現(xiàn)高速高精度的運(yùn)動(dòng)控制。如 S 加速、多軸插補(bǔ)等。

9, 用開(kāi)關(guān)電源給步進(jìn)和直流電機(jī)系統(tǒng)供電好不好?

一般最好不要,特別是大力矩電機(jī),除非選用比需要的功率大一倍以上的開(kāi)關(guān)電源。因?yàn)?,電機(jī)工作時(shí)是大電感型負(fù)載,會(huì)對(duì)電源端形成瞬間的高壓。而開(kāi)關(guān)電 源的過(guò)載性能不好,會(huì)保護(hù)關(guān)斷,且其精密的穩(wěn)壓性能又不需要,有時(shí)可能造成開(kāi)關(guān)電源和驅(qū)動(dòng)器的損壞??梢杂贸R?guī)的環(huán)形或 R 型變壓器變壓的直流電源。

10,我想用±10V或4~20mA的直流電壓來(lái)控制步進(jìn)電機(jī),可以嗎?

可以,但需要另外的轉(zhuǎn)換模塊。
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