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功能介绍伺服电机噪声、不稳定 产品介绍伺服电机的故障原因

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电机网管理员 发表于 2020-6-4 16:13:09 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
机床的进给伺服驱动器,包括速度控制环和位置控制环。进给伺服驱动器完成机床各坐标的进给运动,具有定位和轮廓跟,踪功能,是机床控制中要求zui高的伺服系统。以实现主轴的无极变速,并提供切削过程的转矩和功率,无需丝杆或其,他直线运动装置。机床具有高刚性的结构设计和吸震性,以保证高精度的切削加工。进给伺服电机驱动器及电机要求有高的动态响应特性及精,确的定位精度,有着高速度频率响应;具有共振抑制功能,可以精,确调谐,消,除震动;控制精度可以达到1个脉冲,zui大的输入频率可以达到500Kpps,这都很好的保证了所需的进给伺服驱动器要求。机床上采用进给伺服驱动器,大大节省了数控系统中PLC程序编写,更好的满足了工件的加工精度,更利于用户的使用与维护。
        伺服电机的基本概念是准确、快速定位。变频是伺服控制的一个须的内部环节,伺服驱动器中同样存在变频。但伺服将电流环速度环或者位置环都闭合进行控制,这是很大的区别。除此外,伺服电机的构造与普通电机是有区别的,要满足快速响应和准确定位。现在市面上,流通的交流伺服电机多为永磁同步交流伺服,但这种电机受工艺限,制,很难做到很大的功率,十几KW以上的同步伺服价,格及其昂贵,这样在现场应用允许的情况下多采用交流异步伺服,这时很多驱动器就是高,端变频器,带编码器反馈闭环控制。所谓伺服就是要满足准确、快速定位,只要满足就不存在伺服变频之争。一、谈谈变频器:简单的变频器只能调节交流电机的速度,这时可以开环也可以闭环要视控制方式和变频器而定,这就是传统意义上的V/F控制方式。二、两者的共同点:交流伺服的技术本身就是借鉴并应用了变频的技术,在直流电机的伺服控制的基础上通过变频的PWM方式模仿直流电机的控制方式来实现的,也就是说交流伺服电机必然有变频的这一环节:变频就是将工频的50、60HZ的交流电先整流成直流电,然后通过可控制门极的各类晶体管通过载波频率和PWM调节逆变为频率可调的波形类似于正余弦的脉动电,由于频率可调,所以交流电机的速度就可调了三、谈谈伺服:驱动器方面:伺服驱动器在发展了变频技术的前提下,在驱动器内部的电流环,速度环和位置环都进行了比一般变频更精,确的控制技术和算法运算,在功能上也比传统的变频强大很多,主要的一点可以进行精,确的位置控制。电机方面:伺服电机的材料、结构和加工工艺要远远高于变频器驱动的交流电机,也就是说当驱动器输出电流、电压、频率变化很快的电源时,伺服电机就能根据电源变化产生响应的动作变化,响应特性和抗过载能力远远高于变频器驱动的交流电机,电机方面的严重差异也是两者性能不同的根本。就是说不是变频器输出不了变化那么快的电源信号,而是电机本身就反应不了,所以在变频的内部算法设定时为了保护电机做了相应的过载设定。当然即使不设定变频器的输出能力还是有限的,有些性能优良的变频器就可以直接驱动伺服电机!!!四、应用由于变频器和伺服在性能和功能上的不同,所以应用也不大相同:1、在速度控制和力矩控制的场合要求不是很高的一般用变频器,也有在上位加位置反馈信号构成闭环用变频进行位置控制的,精度和响应都不高。现有些变频也接受脉冲序列信号控制速度的,但好象不能直接控制位置。五、谈谈交流电机:伺服电机厂家一般分为同步和异步电机1、交流同步电机:就是转子是由永磁材料构成,所以转动后,随着电机的定子旋转磁场的变化,转子也做响应频率的速度变化,而且转子速度=定子速度,所以称“同步”。2、对应交流同步和异步电机变频器就有相映的同步变频器和异步变频器,伺服电机也有交流同步伺服和交流异步伺服,当然变频器里交流异步变频常见,伺服则交流同步伺服常见。3、交流异步电机:转子由感应线圈和材料构成。转动后,定子产生旋转磁场,磁场切割定子的感应线圈,转子线圈产生感应电流,进而转子产生感应磁场,感应磁场追随定子旋转磁场的变化,但转子的磁场变化永远小于定子的变化,一旦等于就没有变化的磁场切割转子的感应线圈,转子线圈中也就没有了感应电流,转子磁场消失,转子失速又与定子产生速度差又重新获得感应电流。。。所以在交流异步电机里有个关键的参数是转差率就是转子与定子的速度差的比率。
        数控机床中伺服电机驱动器控制按其结构可分成开环控制和闭环控制。如果详细分类,开环控制又可分为普通型和反馈补偿型,闭环(半闭环)控制也可分为普通型和反馈补偿型。1.闭环控制由于开环控制的精度不能很好地满足机床的要求,为了提高伺服驱动器的控制精度,zui根本的办法是采用闭环控制方式。即不但有前身控制通道,而且有检测输出的反馈通道,指令信号与反馈信号比较后得,到偏差信号,形成以偏差控制的闭环控制系统。2.反馈补偿型开环控制开环系统的精度较低,这是由于伺服驱动器的步距误差、起停误差、机械系统的误差都会直接影响到定位精度。应采用补偿型进行改进,这种系统且有开环与闭环两者的优点,即具有开环的稳定性和闭环的精,确性。不会因为机床的谐振频率、爬行、失动等引起系统振荡。反馈补偿型开环控制不需要间隙补偿和螺距补偿。3.反馈补偿型的半闭环控制这种伺服电机驱动器控制补偿原理与开环补偿系统相同,由旋转变压器和感应同步器组成的两套独,立的测量系统均以鉴幅方式工作。该系统的缺点是成本高,要用两套检测系统,优点是比全闭环系统调整容易,稳定性好,适合用做高精度大型数控机床的进给驱动。4.半闭环控制对于闭环控制系统,合理的设计可以得,到可靠的稳定性和很高的精度,但是直接测量工作台的位置信号需要用如光栅、有磁尺或直线感应同步器等安装、维护要求较高的位置检测装置。通过对传动轴或丝杠角位移的测量,可间接地获得位置输出量的等效反馈信号。由于这部分传动引起的误差不能被闭环系统中不包含从旋转轴到工作台之间的传动链,因此这部分传动引起的误差不能被闭环系统自动补偿,所以称这种由等效反馈信号构成的闭环控制系统为半闭环伺服驱动器,这种控制方式称为半闭环控制方式。
        伺服电机在日常的应用中,当电机低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关,一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当伺服电机工作在低速时,一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象,比如在电机上加阻尼器,或驱动器上采用细分技术等。   交流伺服驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样,内部构成位置环和速度环,一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象,控制性能更为可靠。伺服电机运转非常平稳,即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能,可涵盖机械的刚性不足,并且系统内部具有频率解析机能,可检测出机械的共振点,便于系统调整。步进电机的控制为开环控制,启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象,停止时转速过高易出现过冲的现象,所以为保证其控制精度,应处理好升、降速问题。伺服电机按电流的特点可分为直流和交流两种,在生产应用上选择适合的伺服电机厂家">伺服电机厂家要根据机器的负载大小和速度来判断,从一般的原则上根据负载条件来选择伺服电机,在电机轴上所有的负载有两种,即阻尼转矩和惯量负载。这两种负载都要正确地计算,其值应满足下列条件:  1.大负载转矩,加载周期以及过载时间都在提供的特性曲线的准许范围以内。  2.电机在加速/减速过程中的转矩应在加减速区(或间断工作区)之内。 3.对要求频繁起,制动以及周期性变化的负载,必须检查它的在一个周期中的转矩均方根值。并应小于电机的连续额定转矩。4.当机床作空载运行时,在整个速度范围内,加在伺服电机轴上的负载转矩应在电机连续额定转矩范围内,即应在转矩速度特性曲线的连续工作区。     5.加在电机轴上的负载惯量大小对电机的灵敏度和整个伺服系统的精度将产生影响。通常,当负载小于电机转子惯量时,上述影响不大。但当负载惯量达到甚至超过转子惯量的5倍时,会使灵敏度和响应时间受到很大的影响。甚至会使伺服放大器不能在正常调节范围内工作。所以对这类惯量应避免使用。
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