伺服電機(jī)會(huì)漏電嗎,？伺服電機(jī)使用中不能忽略的問題介紹,！
一說起伺服電機(jī)漏電就我的實(shí)踐經(jīng)歷來說,，其實(shí)便是兩個(gè)可能,。一種是電磁感應(yīng)產(chǎn)生的漏電,，這種情況便是在測(cè)驗(yàn)LUSTservoc所配的伺服電機(jī)的時(shí)候,，伺服電機(jī)的三根相線都連接到驅(qū)動(dòng)器上了，但是伺服電機(jī)的地線沒有連接到伺服驅(qū)動(dòng)器上,，運(yùn)轉(zhuǎn)伺服電機(jī)的時(shí)候,，觸摸伺服電機(jī)導(dǎo)致觸電，觸電原因便是伺服電機(jī)外殼感應(yīng)了比較高的電壓,，這種情況其實(shí)是十分正常的,，當(dāng)將伺服電機(jī)的地線與驅(qū)動(dòng)的外殼共同連接到地線或零線上，就不會(huì)有觸電的問題了,。
日系伺服電機(jī)我沒有專門實(shí)驗(yàn)過觸電問題,，因?yàn)橐话愣紩?huì)不自覺的將伺服電機(jī)的地線和驅(qū)動(dòng)器的外殼共同連接到零線上,，但我想這樣的問題同樣會(huì)存在。還有歐系伺服電機(jī)與日系伺服電機(jī)比較還有另外一個(gè)問題,，便是歐系伺服電機(jī)動(dòng)力電纜里邊多了一根屏蔽線,，如果在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不小心觸摸到了該屏蔽線,，照樣會(huì)觸電,，所以該屏蔽線也需要連接到驅(qū)動(dòng)器的外殼;還有一種漏電便是相線的絕緣損毀，導(dǎo)致漏電。
彎箍機(jī)就呈現(xiàn)了這樣的問題,，客戶反映機(jī)器一上電發(fā)動(dòng)完畢,，觸摸操作臺(tái)就會(huì)觸電。這個(gè)觸電本質(zhì)上是伺服電機(jī)的某相對(duì)地短路形成的,。經(jīng)過崩潰伺服電機(jī)后發(fā)現(xiàn),，伺服電機(jī)接近裝置面的一側(cè)的軸承損壞了，固定彈珠的花籃被折斷成好幾根,，然后這些個(gè)折斷的部分刮掉了伺服電機(jī)的定子繞組的絕緣漆,，導(dǎo)致漏電。經(jīng)過觀察后發(fā)現(xiàn)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上的鍵槽也磨損嚴(yán)峻,。然后查看輸送伺服的減速機(jī),，發(fā)現(xiàn)滾動(dòng)30度角度減速機(jī)沒有輸出，判定為減速機(jī)故障導(dǎo)致伺服電機(jī)損壞,，從而形成觸電,。呈現(xiàn)這樣的問題，關(guān)于彎箍機(jī)的電控體系來說,，或許還要加裝一個(gè)漏電保護(hù)器來避免安全問題,。還有，那么人體觸電的原因是什么呢,，這個(gè)問題關(guān)于電氣作業(yè)的人來說其實(shí)是十分重大的問題,。觸電的本質(zhì)簡(jiǎn)略的說便是人體有電流流過，當(dāng)電流達(dá)到10mA的時(shí)候,，人體就會(huì)有觸電的感覺,。
一般的現(xiàn)場(chǎng)觸電都是人站在地面上，手觸摸了相電壓或者是觸摸了帶電體而形成的,。當(dāng)然有時(shí)候需要人去觸碰帶電體的時(shí)候,，這個(gè)時(shí)候最好用右手的手背去觸碰，用右手是因?yàn)槿说男呐K一般是偏左,，能夠避免電流經(jīng)過心臟,，用手背觸碰是因?yàn)楦阌谌梭w敏捷脫離帶電體。還有個(gè)小問題,，當(dāng)人用手去觸摸帶電體的時(shí)候,，會(huì)觸電，電流的流向是從手指到腳再到大地,，但為什么僅僅手指會(huì)有觸痛的感覺,，而身體其他部分卻沒有呢?原因是手指較細(xì)，單位面積經(jīng)過的電流較大,，所以手指有觸電的感覺，而身體相關(guān)于手指截面積很大，單位面積流過的電流較小,，所以身體沒有觸電的感覺,。
伺服電機(jī)使用中不容忽視的三大問題
伺服系統(tǒng)是機(jī)電產(chǎn)品中的重要環(huán)節(jié)，它能提供最高水平的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和扭矩密度,，所以驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是用交流伺服驅(qū)動(dòng)取替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓,、直流、步進(jìn)和AC變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng),，以便使系統(tǒng)性能達(dá)到一個(gè)全新的水平,，包括更短的周期、更高的生產(chǎn)率,、更好的可靠性和更長(zhǎng)的壽命,。為了實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的更好性能，就必須對(duì)伺服電機(jī)的一些使用特點(diǎn)有所了解,。
本文將淺析伺服電機(jī)在使用中的常見問題,。
問題一：噪聲，不穩(wěn)定
客戶在一些機(jī)械上使用伺服電機(jī)時(shí),，經(jīng)常會(huì)發(fā)生噪聲過大,，電機(jī)帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定等現(xiàn)象，出現(xiàn)此問題時(shí),，許多使用者的第一反應(yīng)就是伺服電機(jī)質(zhì)量不好,，因?yàn)橛袝r(shí)換成步進(jìn)電機(jī)或是變頻電機(jī)來拖動(dòng)負(fù)載，噪聲和不穩(wěn)定現(xiàn)象卻小很多,。表面上看,，確實(shí)是伺服電機(jī)的原故，但我們仔細(xì)分析伺服電機(jī)的工作原理后,，會(huì)發(fā)現(xiàn)這種結(jié)論是完全錯(cuò)誤的,。
交流伺服系統(tǒng)包括：伺服驅(qū)動(dòng)、伺服電機(jī)和一個(gè)反饋傳感器(一般伺服電機(jī)自帶光學(xué)偏碼器),。
所有這些部件都在一個(gè)控制閉環(huán)系統(tǒng)中運(yùn)行：驅(qū)動(dòng)器從外部接收參數(shù)信息,，然后將一定電流輸送給電機(jī)，通過電機(jī)轉(zhuǎn)換成扭矩帶動(dòng)負(fù)載,，負(fù)載根據(jù)它自己的特性進(jìn)行動(dòng)作或加減速,，傳感器測(cè)量負(fù)載的位置，使驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)設(shè)定信息值和實(shí)際位置值進(jìn)行比較,，然后通過改變電機(jī)電流使實(shí)際位置值和設(shè)定信息值保持一致,，當(dāng)負(fù)載突然變化引起速度變化時(shí)，偏碼器獲知這種速度變化后會(huì)馬上反應(yīng)給伺服驅(qū)動(dòng)器,，驅(qū)動(dòng)器又通過改變提供給伺服電機(jī)的電流值來滿足負(fù)載的變化,，并重新返回到設(shè)定的速度,。
交流伺服系統(tǒng)是一個(gè)響應(yīng)非常高的全閉環(huán)系統(tǒng)，負(fù)載波動(dòng)和速度較正之間的時(shí)間滯后響應(yīng)是非?？斓?，此時(shí)，真正限制了系統(tǒng)響應(yīng)效果的是機(jī)械連接裝置的傳遞時(shí)間,。
舉一個(gè)簡(jiǎn)單例子：有一臺(tái)機(jī)械,，是用伺服電機(jī)通過V形帶傳動(dòng)一個(gè)恒定速度、大慣性的負(fù)載,。整個(gè)系統(tǒng)需要獲得恒定的速度和較快的響應(yīng)特性,，分析其動(dòng)作過程。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)器將電流送到電機(jī)時(shí),，電機(jī)立即產(chǎn)生扭矩,；一開始，由于V形帶會(huì)有彈性,，負(fù)載不會(huì)加速到像電機(jī)那樣快,；伺服電機(jī)會(huì)比負(fù)載提前到達(dá)設(shè)定的速度，此時(shí)裝在電機(jī)上的偏碼器會(huì)削弱電流,，繼而削弱扭矩,；隨著V型帶張力的不斷增加會(huì)使電機(jī)速度變慢，此時(shí)驅(qū)動(dòng)器又會(huì)去增加電流,，周而復(fù)始,。
在此例中，系統(tǒng)是振蕩的,，電機(jī)扭矩是波動(dòng)的,，負(fù)載速度也隨之波動(dòng)。其結(jié)果當(dāng)然會(huì)是噪音,、磨損,、不穩(wěn)定了。不過,，這都不是由伺服電機(jī)引起的,，這種噪聲和不穩(wěn)定性，是來源于機(jī)械傳動(dòng)裝置,，是由于伺服系統(tǒng)反應(yīng)速度（高）與機(jī)械傳遞或者反應(yīng)時(shí)間（較長(zhǎng)）不相匹配而引起的,，即伺服電機(jī)響應(yīng)快于系統(tǒng)調(diào)整新的扭矩所需的時(shí)間。
找到了問題根源所在,，再來解決當(dāng)然就容易多了,，針對(duì)以上例子，您可以：
（1）增加機(jī)械剛性和降低系統(tǒng)的慣性,，減少機(jī)械傳動(dòng)部位的響應(yīng)時(shí)間,，如把V形帶更換成直接絲桿傳動(dòng)或用齒輪箱代替V型帶,；
（2）降低伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減少伺服系統(tǒng)的控制帶寬,，如降低伺服系統(tǒng)的增益參數(shù)值,。
當(dāng)然,，以上只是噪聲,、不穩(wěn)定的原因之一，針對(duì)不同的原因,，會(huì)有不同的解決辦法,，如由機(jī)械共振引起的噪聲，在伺服方面可采取共振抑制,，低通濾波等方法,，總之，噪聲和不穩(wěn)定的原因,，基本上都不會(huì)是由于伺服電機(jī)本身所造成,。
問題二：慣性匹配
在伺服系統(tǒng)選型及調(diào)試中，常會(huì)碰到慣量問題,！
具體表現(xiàn)為：
1,、在伺服系統(tǒng)選型時(shí)，除考慮電機(jī)的扭矩和額定速度等等因素外,，我們還需要先計(jì)算得知機(jī)械系統(tǒng)換算到電機(jī)軸的慣量,，再根據(jù)機(jī)械的實(shí)際動(dòng)作要求及加工件質(zhì)量要求來具體選擇具有合適慣量大小的電機(jī)；
2,、在調(diào)試時(shí)（手動(dòng)模式下）,，正確設(shè)定慣量比參數(shù)是充分發(fā)揮機(jī)械及伺服系統(tǒng)最佳效能的前提，此點(diǎn)在要求高速高精度的系統(tǒng)上表現(xiàn)由為突出（臺(tái)達(dá)伺服慣量比參數(shù)為1-37,，JL/JM）,。這樣，就有了慣量匹配的問題,！
那到底什么是“慣量匹配”呢?
1,、根據(jù)牛頓第二定律：“進(jìn)給系統(tǒng)所需力矩T=系統(tǒng)傳動(dòng)慣量J×角加速度θ
角加速度θ影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，θ越小,，則由控制器發(fā)出指令到系統(tǒng)執(zhí)行完畢的時(shí)間越長(zhǎng),，系統(tǒng)反應(yīng)越慢。如果θ變化,，則系統(tǒng)反應(yīng)將忽快忽慢,，影響加工精度。由于馬達(dá)選定后最大輸出T值不變,，如果希望θ的變化小,，則J應(yīng)該盡量小,。
2、進(jìn)給軸的總慣量“J=伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)慣性動(dòng)量JM+電機(jī)軸換算的負(fù)載慣性動(dòng)量JL
負(fù)載慣量JL由（以工具機(jī)為例）工作臺(tái)及上面裝的夾具和工件,、螺桿,、聯(lián)軸器等直線和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)件的慣量折合到馬達(dá)軸上的慣量組成。JM為伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量,，伺服電機(jī)選定后,，此值就為定值，而JL則隨工件等負(fù)載改變而變化,。如果希望J變化率小些,，則最好使JL所占比例小些。這就是通俗意義上的“慣量匹配”,。
知道了什么是慣量匹配,，那慣量匹配具體有什么影響？又如何確定呢?
影響：
傳動(dòng)慣量對(duì)伺服系統(tǒng)的精度,、穩(wěn)定性,、動(dòng)態(tài)響應(yīng)都有影響，慣量大,，系統(tǒng)的機(jī)械常數(shù)大,，響應(yīng)慢，會(huì)使系統(tǒng)的固有頻率下降,，容易產(chǎn)生諧振,，因而限制了伺服帶寬，影響了伺服精度和響應(yīng)速度,，慣量的適當(dāng)增大只有在改善低速爬行時(shí)有利,，因此，機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)在不影響系統(tǒng)剛度的條件下,，應(yīng)盡量減小慣量,。
確定：
衡量機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性時(shí)，慣量越小,，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性反應(yīng)越好,；慣量越大，馬達(dá)的負(fù)載也就越大,，越難控制,，但機(jī)械系統(tǒng)的慣量需和馬達(dá)慣量相匹配才行。不同的機(jī)構(gòu),，對(duì)慣量匹配原則有不同的選擇,，且有不同的作用表現(xiàn)。例如,，CNC中心機(jī)通過伺服電機(jī)作高速切削時(shí),，當(dāng)負(fù)載慣量增加時(shí),，會(huì)發(fā)生：
（1）控制指令改變時(shí)，馬達(dá)需花費(fèi)較多時(shí)間才能達(dá)到新指令的速度要求,；
（2）當(dāng)機(jī)臺(tái)沿二軸執(zhí)行弧式曲線快速切削時(shí),，會(huì)發(fā)生較大誤差：
①一般伺服電機(jī)通常狀況下，當(dāng)JL≦JM,，則上面的問題不會(huì)發(fā)生
②當(dāng)JL=3×JM,，則馬達(dá)的可控性會(huì)些微降低，但對(duì)平常的金屬切削不會(huì)有影響,。（高速曲線切削一般建議JL≦JM）
③當(dāng)JL≧3×JM,，馬達(dá)的可控性會(huì)明顯下降，在高速曲線切削時(shí)表現(xiàn)突出
不同的機(jī)構(gòu)動(dòng)作及加工質(zhì)量要求對(duì)JL與JM大小關(guān)系有不同的要求,，慣性匹配的確定需要根據(jù)機(jī)械的工藝特點(diǎn)及加工質(zhì)量要求來確定。
問題三：伺服電機(jī)選型
在選擇好機(jī)械傳動(dòng)方案以后,，就必須對(duì)伺服電機(jī)的型號(hào)和大小進(jìn)行選擇和確認(rèn),。
（1）選型條件—一般情況下，選擇伺服電機(jī)需滿足下列情況：
●馬達(dá)最大轉(zhuǎn)速>系統(tǒng)所需之最高移動(dòng)轉(zhuǎn)速,；
●馬達(dá)的轉(zhuǎn)子慣量與負(fù)載慣量相匹配,；
●連續(xù)負(fù)載工作扭力≦馬達(dá)額定扭力；
●馬達(dá)最大輸出扭力>系統(tǒng)所需最大扭力（加速時(shí)扭力）,。
（2）選型計(jì)算：
●慣量匹配計(jì)算（JL/JM）
●回轉(zhuǎn)速度計(jì)算（負(fù)載端轉(zhuǎn)速,，馬達(dá)端轉(zhuǎn)速）
●負(fù)載扭矩計(jì)算（連續(xù)負(fù)載工作扭矩，加速時(shí)扭矩）
