為什么伺服電機(jī)啟動(dòng)電流大,？伺服電機(jī)常見問(wèn)題介紹,！
伺服電機(jī)?可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確,，可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象,。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并能快速反應(yīng),，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中,，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小,、線性度高,、始動(dòng)電壓等特性，可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出,。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類,，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象,，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降,。
當(dāng)感應(yīng)伺服電機(jī)?處在停止?fàn)顟B(tài)時(shí),，從電磁的角度看，就象變壓器,，接到電源去的定子繞組相當(dāng)于變壓器的一次線圈,，成閉路的轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于變壓器被短路的二次線圈;定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組間無(wú)電的的聯(lián)系，只有磁的聯(lián)系,，磁通經(jīng)定子,、氣隙、轉(zhuǎn)子鐵芯成閉路,。當(dāng)合閘瞬間,，轉(zhuǎn)子因慣性還未轉(zhuǎn)起來(lái)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以最大的切割速度——同步轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子繞組,，使轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)起可能達(dá)到的最高的電勢(shì),，因而，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中流過(guò)很大的電流,，這個(gè)電流產(chǎn)生抵消定子磁場(chǎng)的磁能,，就象變壓器二次磁通要抵消一次磁通的作用一樣。
而定子方面為了維護(hù)與該時(shí)電源電壓相適應(yīng)的原有磁通,，遂自動(dòng)增加電流,。因?yàn)榇藭r(shí)轉(zhuǎn)子的電流很大,，故定子電流也增得很大，甚至高達(dá)額定電流的4~7倍,，這就是啟動(dòng)電流大的緣由,。啟動(dòng)后電流為什么小：隨著伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速增高,，定子磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速度減小,，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電勢(shì)減小，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的電流也減小,，于是定子電流中用來(lái)抵消轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的磁通的影響的那部分電流也減小,，所以定子電流就從大到小直到正常。
當(dāng)感應(yīng)伺服電機(jī)?處在停止?fàn)顟B(tài)時(shí),，從電磁的角度看,，就象變壓器，接到電源去的定子繞組相當(dāng)于變壓器的一次線圈,，成閉路的轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于變壓器被短路的二次線圈;定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組間無(wú)電的的聯(lián)系,，只有磁的聯(lián)系，磁通經(jīng)定子,、氣隙,、轉(zhuǎn)子鐵芯成閉路,。當(dāng)合閘瞬間,，轉(zhuǎn)子因慣性還未轉(zhuǎn)起來(lái)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以最大的切割速度——同步轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子繞組,，使轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)起可能達(dá)到的最高的電勢(shì),，因而，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中流過(guò)很大的電流,，這個(gè)電流產(chǎn)生抵消定子磁場(chǎng)的磁能,，就象變壓器二次磁通要抵消一次磁通的作用一樣。
伺服電機(jī)常見問(wèn)題有哪些
伺服系統(tǒng)是機(jī)電產(chǎn)品中的重要環(huán)節(jié),，它能提供高水平的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和扭矩密度,，所以拖動(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,，下面就跟隨小編一起來(lái)學(xué)習(xí)一下吧。
一、噪聲,，不穩(wěn)定
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(guò)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(wèn)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(lái)拖動(dòng)負(fù)載,，噪聲和不穩(wěn)定現(xiàn)象卻反而小很多,。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,。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(guò)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(guò)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(guò)改變提供給伺服電機(jī)的電流值來(lái)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)是非常快的,，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(guò)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(guò)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(guò),，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(lái)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(wèn)題根源所在,，再來(lái)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。
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(wèn)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(lái)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)最佳效能的前題,，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(wèn)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(guò)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(wèn)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(lái)確定。
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,。
（2）選型計(jì)算：
● 慣量匹配計(jì)算
● 回轉(zhuǎn)速度計(jì)算
● 負(fù)載扭矩計(jì)算
