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伺服电机相关参数

 柯可1 2011-04-18
 功 率表示电机在单位时间内,在一定的转速下,输出一定的转矩所做的功。表达式如下:
                                
  式中:P—机械功率(单位:W),n—转速(单位:转/分),T—转矩(单位:Nm)。

  电机的机械输出功率和电机的转速、转矩紧密相关,指定功率时还必须要说明转速或转矩中任一个指标。

  由于步进电机的输出转矩随转速的变化而变化,所以,步进电机没有一个确定的功率指标。

  伺服驱动器对伺服电机采用矢量控制,伺服电机的转矩在零速~额定转速内,可以保持恒转矩输出,所以伺服电机有一个确定的功率指标——额定功率。在伺服电机电气参数表中标明的功率,就是指电机在额定转速下保持一定转矩的机械输出功率。

  较为准确地描述伺服电机和步进电机的参数指标,是电机的转矩。

  转 矩:伺服电机和步进电机的转矩单位均为Nm,它表示电机出力的大小。

  伺服电机的转矩可分为零速转矩和额定转矩二种。

  零速转矩是仅对伺服电机而言。当电机的转速升高时,由于电机的铁损、机械损耗等损耗增大,为了使电机的温升不超过允许值,电机在高速时的转矩会略有下降。而电机铁损等损耗,与驱动器的PWM调制频率的高低、电流谐波等指标有相当大的关系。所以,零速转矩是指,伺服电机在极低转速下,当相电流为额定电流时产生的转矩。

  额定转矩是指在伺服电机相电流为额定电流时,电机运行在额定转速下产生的转矩。

  ST-M系列伺服电机和EP100系列伺服驱动器配套时,伺服驱动器产生优良的电流指标后,ST-M伺服电机的零速转矩即为额定转矩。

  由于伺服电机是闭环控制运行,在Id=0的控制方式下(矢量控制),电机转矩的大小与供给电机电流的大小成正比。电机的转矩输出随负载的变化而变化,当负载恒定时,伺服电机的转矩输出也为恒定,并非电机转矩输出恒定不变。所以,伺服电机恒转矩输出的含义,是指在此区域、此转矩下,电机的温升在允许值下可长期运行的转矩。同时伺服电机可短时间的过载运行,过载倍数由驱动器输出的过载电流决定(ST-M系列电机过载倍数为4倍),过载时间由驱动器的容量及伺服电机的温升来决定。

  步进电机的转矩有保持转矩和动态转矩二种。

  保持转矩是指步进电机静止不运转时,电机相电流为静态相电流的输出转矩。动态转矩是指步进电机在运转时输出的转矩。

  由于步进电机的特点,动态转矩会随转速的升高而下降,并且动态转矩均小于保持转矩(华大电机公司研发的正弦波驱动BYG混合式步进电机,在低速下,动态转矩可达到保持转矩)。同时,由于步进电机运行在开环运行状态下,电机的转矩输出不随负载的变化而变化,电机也不能过载运行。

  步进电机的转矩为标称值,负载应低于保持转矩和动态转矩,步进电机才能可靠的工作。伺服电机的转矩为工作转矩。

  用曲线表示电机转速与转矩关系的图,称为转矩—转速图(T—M)。

  额定转速:伺服电机仍可输出额定转矩的最高转速,单位:转/分(rpm)。超过额定转速运行,伺服电机受驱动器的限止,转矩会较大幅度的下降,直至电机停转。

  步进电机没有额定转速指标。

  额定电流:伺服电机的电气参数。该参数表示,伺服电机输出额定转矩时所需的相电流。伺服电机转矩与相电流成线性正比关系,在电机的过载范围内,相电流的增减,必然引起转矩的增减。

  静态相电流:步进电机的电气参数。该参数表示,步进电机输出保持转矩时所需的相电流。步进电机转矩与相电流为非线性正比关系,当电机转速上升后,由于电机电感及反电势的作用,步进电机的相电流会急剧下降,从而引起转矩急剧下降。

  转子惯量:电机转子本身自有的惯量,单位:

  伺服驱动器对于伺服电机所带的负载惯量的要求是,适用负载惯量为小于电机转子惯量的5倍,所以,较大的电机转子惯量,可带较大的负载惯量,但电机的机械时间常数会增大,电机对速度的响应会降低;较小的电机转子惯量,电机的机械时间常数小,电机对速度的响应反应快,但所容许电机所带的负载惯量不能大。

  由于步进电机运行于开环状态,所以一般步进电机的电气参数中无此指标。

 

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