天门西门子伺服电机维修公司 24小时维修服务

摘要：伺服系统位置控制模式的关键参数“电子齿轮”是个专业性较强的技术术语，工程技术人员在应用中一般是套用公式。本文讨论伺服驱动器发出脉冲，控制电机位移量；数控技术使用户可以选择设定值，实现电子化“变速”的基本思路，及对“电子齿轮”的应用体会。
现代工业的发展，在机械加工，冶金制造、分切输送、机器人或机械手等领域，被控对象的动作越来越复杂化、多样化，它们都涉及到各自的位置定位，并且有着越来越高的控制要求。交流伺服系统是目前工业自动化传动技术的高端技术之一，它使得输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角），数控技术确保执行元件跟随设定的指令，进行人们期望的运动。它具备有位置、速度和力矩三种控制方式，主要用于高精度的定位，可以满足各类复杂机械位移（或转角）变化定位要求。
◆ 对“电子齿轮”的理解
伺服系统一般具备三大环节：伺服电机、伺服驱动器和实施控制的上位机，上位机大都用PLC或单片机。


伺服电机是这个系统的执行元件，伺服系统靠脉冲来定位，而位置控制的基本点是上位机依据被控对象的具体控制要求，编制程序；伺服驱动器执行上位机程序，输出脉冲。这样，带有特定程序规则的脉冲电源让伺服电机驱使机械部件实现位移或转角，完成工序作业任务。可见无论控制对象的要求千变万化，其准确的位置定位必然与脉冲的数量和每单位脉冲期间机械部件的移动量这样两个要素密切相关。
就机械构成而言，伺服电机输出轴与负载输入之间通常都有减速装置，它反映了伺服电机与负载输入之间转速的对应（倍率）关系，俗称速比。由于机械结构的特点，这样的机械传动系统一旦确立，那么减速装置的速比就是固定的，如果需要调整，就意味可能废除原有硬件，重新制作安装，显然不是很方便。能不能找到更方便且有效的途径，让机械系统的速度变化在一定的范围内可调整、设定呢？
微电子技术和大功率电力电子技术的发展产生了伺服驱动器，它采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心，实现比较复杂的控制算法，达到数字化、智能化；其功率器件采用以智能功率模块（IPM）为核心的驱动电路，同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程中的浪涌电流对驱动器的冲击。伺服驱动器的输出电源是对交流三相或单相电进行整流，得到相应的直流电，通过正弦脉宽调制(SPWM)电压型逆变器变频来驱动伺服电机。这样伺服电机接受来自驱动器输出的脉冲，在脉冲宽度的时间段内，电机实现位移，一串这样的脉冲就使得电机旋转起来，进而驱动机械负载。由于伺服驱动器输出电源采用了正弦脉宽调制技术，这种技术的特点是输出的脉冲串不等宽，它可以根据控制信号来产生脉宽。如此，伺服电机的移动量就可以随脉宽的可控特性来选择、设定，灵活调整而未必变更硬件。换句话说，即使相同频率的脉冲串，由于用户对电机在其对应的脉冲宽度内移动量的设定值不一样，电机速度乃至负载侧速度就会不一样，它所起的作用与机械变速齿轮相似，但是却不像机械变速齿轮那样有这样描述“电子齿轮”的作用：机械可以以任意倍率的输入脉冲进行移动。
伺服电机的电压与转速关系


伺服电机的电压：


1）不管是直流伺服还是交流伺服电机；


2）高速时，转速和电压成正比；


3）在低速时，电压要低于速度的下降；


4）速度为零时，电压不为零；


5）简单说，电压随速度变化；


6）电压=反电势+电枢电压降


1）不管是直流伺服还是交流伺服电机；


2）高速时，转速和电压成正比；


3）在低速时，电压要低于速度的下降；


4）速度为零时，电压不为零；


5）简单说，电压随速度变化；


6）电压=反电势+电枢电压降。
随着机器安全标准的不断发展，传统的故障诊断和保护技术(问题发生的时候判断原因并采取措施避免故障扩大化)已经落伍，较新的产品嵌入了预测性维护技术，使得人们可以通过Internet及时了解重要技术参数的动态趋势，并采取预防性措施。比如：关注电流的升高，负载变化时评估尖峰电流，外壳或铁芯温度升高时监视温度传感器，以及对电流波形发生的任何畸变保持警惕。
在实际生产中，由于大量存在一些用开关量控制的简单的程序控制过程，而实际生产工艺和流程又是经常变化的，因而传统的继电器接触式控制系统常不能满足这种要求，因此曾出现了继电器接触控制和电子技术相结合的控制装置，叫做顺序控制器。它能根据生产需要改变控制程序，而又远比电子计算机结构简单，价格低廉，它是通过组合逻辑元件插接或编程来实现继电器接触控制的。但它的装置体积大，功能也受到一定限制。随着大规模集成电路和微处理机技术的发展及应用.
伺服电机优点是结构简单、运行可靠、效率较高;缺点是体积大、启动特性欠佳。但松下伺服电机采用高剩磁感应，高矫顽力的稀土类磁铁后，可比直流电动外形尺寸约小1/2，质量减轻60﹪，转子惯量减到直流电动机的1/5。它与异步电机相比，由于采用了永磁铁励磁，消除了励磁损耗及有关的杂散损耗，所以效率高。又因为没有电磁式同步电机所需的集电环和电刷等，其机械可靠性与感应(异步)伺服电机相同，而功率因数却大大**异步电机，从而使永磁同步电机的体积比异步电机小些。
由于变频器每千瓦的成本随着其功率增大而减少，变频调速装置的经济性也随着电机功率的增大而提高。变频调速装置投资回收期为一年左右，使用寿命约10年。总之交流变频调速技术，具有十分显着的经济效益和社会效益，应用变频调速技术不仅是当前推进企业节能降耗的重要技术手段，也是实现经济增长方式转变的重要途径。我国的电机标准中规定铭牌数据不包含此项，所以这个参数必须向电机制造商索取，要准确的滑差或者额定转速值，功率因数这个参数，一旦电机确定，根据铭牌数据可以计算，或者向电机制造商索取准确数值。
直流伺服电机分为有刷和无刷电机。
有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制*，需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。
无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，*实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，命，可用于各种环境。
交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，较高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。
1、 精度：实现了位置，速度和力矩的闭环控制；克服了步进电机失步的问题；
2、转速：高速性能好，一般额定转速能达到2000～3000转；
3、适应性：抗过载能力强，能承受三倍于额定转矩的负载，对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用；
4、稳定：低速运行平稳，低速运行时不会产生类似于步进电机的步进运行现象。适用于有高速响应要求的场合；
5、及时性：电机加减速的动态相应时间短，一般在几十毫秒之内；
6、舒适性：发热和噪音明显降低


伺服电机的应用领域就太多了。只要是要有动力源的，而且对精度有要求的一般都可能涉及到伺服电机。如：机床、印刷设备、包装设备、纺织设备、激光加工设备、机器人、自动化生产线等对工艺精度、加工效率和工作可靠性等要求相对较高的设备电机
伺服电机的好坏该如何测量
如何测量的好坏？


1.不用伺服驱动器，没有特别好的办法，可以用万用表两两测量一下相间的电阻，应该大致相等。


如果手头有可调电压的直流电源，那么把电压调到10几伏，正极接电机一相，负极接剩下的两相，


那么应该会转至一个固定的角度。类似的，换一相接正极，电机应该会转至另外一个固定的角度。电压具体多少伏合适从低往高逐渐尝试。


2.给编码器供上电（供电电压要符合编码器要求），用手转动电机，同时用示波器看A．B．Z的波形，有脉冲一般就没问题。
使用低损失的GaN功率半导体，即使高频驱动，也能降低驱动器部和电机部的损失，提高输入输出效率。
（2）伺服系统的小型化采用高放热结构，使驱动器部小型化，实现内置于伺服电机的结构。增加外部轴也不需要增加驱动器。
另外，在多轴伺服系统中，控制柜内的数台伺服驱动器部只需一台逆变器，能够实现控制柜的小型化。
（3）省配线电源为多点连接，指令为基于MECHATROLINK-Ⅲ的星型链接，减少了配线数量，并减少了配线所需空间。
（4）静音化以**过可听频率的高频波驱动，降低电机发出的高频噪音。
（5）节能化通过直流母线可以一并连接数台设备，在使用数台伺服电机的多轴系统中，再生能量可供其他驱动器内置型伺服电机使用。
（6）防水结构驱动器部和电机部一样，都采用防水结构（IP67），和防水连接器组合使用，可用于有水的环境。
注:逆变器较多可连接8台驱动器内置型伺服电机。（因电缆长度，逆变器容量而不同）
伺服电机测试系统发展与什么有关和测试些什么？
伺服电机测试，其具体来讲的话，是对伺服电机的各个方面，以及其所包含的性能参数等进行测试工作，从而，来判断该电机质量好坏，以及一些其它方面等，所以说，这项工作，是非常重要的。那么，我们应来掌握哪些相关知识及内容呢？下面，马上来给出具体答案，这样，大家也能清楚明白。



1.伺服电机测试工作，如果使用的是万用表的话，那么，哪些可以进行测试，而哪些，不可以？此外，伺服电机的**调量，怎样通过测试来得到？
伺服电机测试工作中，其使用的是万用表的话，那么，对伺服电机的电阻、以及其短路和开路，是可以进行测试的，但是其绝缘电阻，无法进行。而这一种电机的**调量的测试，也是在伺服电机测试中的，其的进行，一般是采用电机测试系统来进行，将扭矩信号波形记录下来，通过波形，即可得到具体数值。



2.伺服电机测试系统的发展，是与什么密不可分的？
伺服电机测试系统，其的发展，从专业角度来讲，是与伺服电机驱动系统的发展密不可分的。因为，其的发展，是需要不断有新的测试要求的。而且，从另一角度来讲，在伺服电机测试中，不仅仅要对其稳态性能进行测试，而且，对其动态相应性能，也是需要进行测试的，这样，才能做到全面和完整。



3.伺服电机的电机特性曲线测试，其是属于伺服电机测试吗？
在伺服电机测试工作中，对其特性曲线的测试，可以说是一重要工作，是不可或缺的，所以，我们应有足够重视，不能掉以轻心了。而其在具体操作上，是用电机测试系统，在伺服电机不同负载下，对其各项参数进行测试，包括电压、电流、功率及扭矩等这些，然后，将所得到的这些数值描成曲线，即可得到。