Главная » » Серводвигатель параметры питания - Дизайн
01:00
Серводвигатель параметры питания - Дизайн
Servo Выбор двигателя В этом разделе описывается конструкция движения систем управления (системы управления движением), как выбрать двигатель (мотор) и водитель, и постоянного магнита DC мотор сервопривода в качестве примера для иллюстрации. 1 показана типичная система управления движением компоненты диаграммы, эта работа показывает один из приводного двигателя и серво, как выбрать, выбрать учитывать эти факторы и технические характеристики, дизайн сервопривод является важной основой. Рисунок 1 Типичная система управления движением Постоянного магнита DC мотор сервопривода В системе управления движением, двигатель основная функция заключается в обеспечении момент необходимо, чтобы повернуть с целью достижения необходимой скорости до скорости вращения, а от самого двигателя и некоторые физические свойства нагрузки, но она ограничит его ускорение, например, собственных ротора двигателя инерции, инерции нагрузки, трение, температура ограничений роста. Размер крутящего момента от двигателя зависит от размера магнитного взаимодействия поля и ток катушки определяет напряженность магнитного поля, создаваемого, так что управление катушки ток через двигатель для управления двигателем крутящего момента по ключ. Сопротивление катушки (сопротивление обмотки), порожденный I 2 R потери вызовет температуры двигателя, что ограничивает катушки текущий рейтинг. Вращения двигателя будет производить силы сопротивления для ограничения роста тока в напряжение питания выходного усилителя и текущий рейтинг и пик имеет свои ограничения, поэтому двигатель ускорение, максимальная скорость и номинальный крутящий момент приведет к пределу. Между тем, постоянный магнит двигатель постоянного тока, магнитного эффекта, связанного с рассмотрением должны также ограничивать ток, протекающий через двигатель.
Рисунок 2 Арматура катушки постоянного магнита DC эквивалентная схема Рисунок 2 является постоянным магнитом DC мотор сервопривода арматуры катушки (обмотки якоря) эквивалентной модели цепи, в которой ЭДС (ЭДС) ЭДС V порождается постоянного магнита и катушки якоря магнитное поле, создаваемое относительного движения между двумя наведенного напряжения пропорциональна размеру и скорости: (6)
Если угловая скорость, К Е, для ЭМП постоянная. Рисунок 9 показывает основное уравнение для арматуры dn6838 (7)
я это ток якоря. Постоянный магнит DC мотор сервопривода ток якоря, поскольку коммутатора (коммутатор) из дизайн делает магнитное поле, образованное арматуры катушки и магнитов статора может быть сформирована между магнитное поле, создаваемое перпендикулярно максимального крутящего момента, крутящий момент уравнения (крутящий момент dn6838 (8)
Где Т е крутящего момента от двигателя, К Т момент постоянными. Следует отметить, что в системе МКС, . При воздействии на него постоянного напряжения на двигатель, в устойчивом состоянии, потому что ток стремится к значению, и может быть (7) упрощается (9)
Рисунок 3, двигателя и нагрузки механические схемы замещения
Заглавные буквы указывают на стационарном постоянная составляющая. Обычно мотор электрической постоянной времени (электрическая постоянная времени) T E = L / R гораздо меньше, чем механическая постоянная времени (механическая постоянная времени) т м, поэтому анализ состояния условий устойчивого часто рассчитаны на игнорируются. Потеря мотор катушки (обмотки убыток) является основным компонентом потерь мощности в двигателе, ток якоря мощности потерь, вызванных (10)
Когда поднимается температура двигателя, катушки сопротивления рост в тандеме, отношения, как правило, нелинейными, до теплового состояния равновесия.
Мотор плюс механические схемы замещения нагрузки показано на рисунке 3, механические динамические уравнения (mechancial динамические уравнения) для (11)
Один Т е : Мотор крутящего момента (Н. М.) Д: угловая скорость (рад / сек) D: вязкая коэффициент затухания (Н. М / (рад / сек)) J: вращения двигателя и инерции нагрузки (кг M 2) T F : Трение крутящий момент двигателя (Н. М.) T L : Нагрузка момент трения (Н. М.)
Отношение J / D для этого эквивалентная система механической постоянной времени T M = J / D, как правило, т м>> T E (механическая постоянная времени также может быть определена как двигатель доминирующей постоянной времени, T M = R J / K E K T, можно найти в [1]). J D, чем при ускорении Небольшой, но постоянной, то . Крутящего момента от двигателя можно разделить на два основных компонента: внутреннее трение крутящего момента T / и внешних T момент нагрузки л DC мотор сервопривода характеристической кривой В стационарном состоянии постоянного тока момента ─ может быть выражена как (12)
Рисунок 4 DC крутящий момент двигателя - текущий кривой
Рисунок 5 DC крутящий момент - скорость кривой
Если Т / как определенную сумму, у вас есть родственник ток якоря, когда T L равна нулю, я (без нагрузки) = T F / K T является ток холостого хода. Связь между током и крутящим моментом, как показано на рисунке 4, с у '= х + б линейных отношений, в соответствии с потребностями момента, вы можете узнать требуемый ток. В стационарном состоянии, двигатель постоянного тока крутящий момент - скорость уравнение может быть следующим dn6838 (13)
Где Va является постоянной кривой скорости крутящий момент показано на рисунке 12. Мотор скорость выше уравнения с входного напряжения, без нагрузки скорости и статического момента (срыв крутящего момента) пропорционально входному напряжению (предположим, Tf мало), так что двигатель может изменить входное напряжение от крутящего момента - скорость вращения первый самолет одного квадранта операции. Крутящий момент - текущий кривой входного напряжения. Рисунок 6 показывает входное напряжение под крутящий момент - скорость отношений. На рисунке 7 показан выходной мощности и эффективности отношений между момент нагрузки.
Рисунок 6 при входном напряжении изменения крутящего момента - скорость отношений
Рисунок 7 DC выходной мощности и эффективности диаграммы момент нагрузки Основные параметры DC толерантности В таблице 3 приведены некоторые основные параметры двигателя постоянного тока и толерантности, на конец сопротивления (терминал сопротивления), включая сопротивление щетки и провода сопротивления, в общем, скорость двигателя высоко, К ми минор, так что по сравнению с высоким крутящим моментом двигателя , ввести с напряжением, высокой скорости. Потеря крутящий момент двигателя (крутящий момент потери) включены потери статический крутящий момент и динамические потери крутящего момента. Статические магнитные потери крутящего момента и нежелание менять, кисть трения, подшипников трения и другими соответствующими, и это будет тип подшипника и установки, кисть материала и сил, воздушный зазор плотности магнитного потока и распределение , максимальный статический момент двигателя определяется двигателя структуры, максимально двигателя трения создана в каталог значения в 1,5 раза. Динамические потери крутящего момента (динамическая потери крутящего момента) на гистерезис, вихревые токи, кисть трения, подшипников и изменения скорости двигателя в связи с изменениями в момент, вызванный потерей крутящего момента состоит. Мотор момент потери, как правило, не ток нагрузки INL (INL = T M / K T) говорит. Значения параметров использовали Motor Manufacturing допуски и стандарты, перечисленные в таблице 4. Затухания и статический крутящий момент двигателя и полного сопротивления цепи, цепи управления использованием твердотельных полупроводников, решение о прекращении грязи и статический крутящий момент мощности компонент должен содержать динамическое сопротивление.
Таблица 3, основные параметры DC терпимости Параметр Типичные Символы Толерантности Typlcal единиц Постоянный крутящий момент KT, ДТС ± 15%
Назад и постоянной борьбе с К.Е., БЭФ ± 15% Согласующие резисторы Ра, РТР ± 15% ом
Я индуктор Ia, DUK ± 10% millihenries Инерции J, ERT ± 10% Потеря крутящий момент двигателя ТМ + 30% Мотор трения Т г, TOF + 50% Ток нагрузки I O, INL +30% ампер
Таблица 4 Двигатель постоянного тока значения параметров и стандартных терпимости производства Параметр Символы Толерантности Вывод Typlcal единиц Малые моменты
Число оборотов холостого хода
Ток опрокидывания
Мотор постоянного (Zero dn6838
Электрическая постоянная времени
Механическая постоянная времени Тр, ТПК
Так, SNL, W O, W NL
Ip, AMP
К.М., ОПМ
KD, ДПО
T E, ТВК
T М, TCM ± 15%
± 15%
Справочник
Справочник
Справочник
Справочник
Справочник
E / R
об / мин, рад / с
ампер
мс
мс
Таблица 5, тепловые параметры двигателя и символ Тепловое сопротивление (тепловое сопротивление) R TH ℃ / ω Тепловая постоянная времени (тепловой постоянной времени) T TH мин Катушки, чтобы максимальная температура (максимальная температура обмотки) θ макс ℃
Таблица 4 тепловые параметры двигателя и символ, R и Т TH TH в атмосферу, без радиатора, ротора стационарного экспериментально, это худшие условия. Фактическая потребность, как скорость вращения, радиатор и температуры окружающей среды и решения. ПА Для работы двигателя, должна быть мощность усилителя (усилителя мощности). DC мотор сервопривода усилителю можно разделить на три категории: линейный усилитель, SCR контроля фаз усилителя и транзистор широтно-импульсной модуляции (PWM) усилитель. П. А. видов, связанных с выбором и конструктивных соображений, что еще одна глава, в этом разделе показаны усилителя мощности двигателя может обеспечить безопасную работу диапазоне выходной мощности.
Рисунок 8 Упрощенная эквивалентная схема усилителя мощности
Выбранный с учетом мощности dn6838 Оценка с максимальной выходной ток и мощность Эффективности Объем работ более чем квадранте Способность мгновенного разворота Waveform скорости Шум Мощность плотности Надежность Рис 8 () показывает, упрощенная схема замещения усилители мощности, где V является выходным напряжением, я это выходной ток, R я внутреннее сопротивление. Обратный двигателя, его эквивалентная схема может быть выражена как показано на рисунке 8 (б), где V м для EMF, изменение момент, потребляемая мощность усилителя мощности (14)
Потребляемая мощность достаточно велика, линейный усилитель мощности особенно важное значение. ШИМ усилитель мощности перенапряжения обнаружены логическую схему для защиты разворота вызванных нарастания напряжения, в дополнение также динамические тормоза по сокращению постоянного тока (DC ссылка) напряжение на конденсаторе. 838 E 2, определение профиля параметров движения Вообще говоря, система управления движением (система управления движением) пользователи часто не знают, что они хотят, чтобы выполнять движения профиля (движение профиль) соответствующих параметров, таких как ускорение, торможение и максимальная скорость по шоссе, знаю только кусок в указанное время переместить указанное расстояние до указанного места. Если только расстояние деленное на время, вы можете получить только среднюю скорость, ускорение и замедление времени не может быть рассмотрено. Выберите соответствующий движения двигателя необходимо знать весь профиль, чтобы в полной мере понять движение профиля, ниже описаны определения соответствующих параметров. Предполагается профиля скорости (профиль скорости), как показано на рисунке 9, соответствующие параметры, определенные как: V скорость Максимальная скорость V макс
Рисунок 9, определение графа профиля скорости Время разгона T 1
постоянной времени Т
замедления T 3
1 линейное ускорение
3 линейных замедления
Еще раз T 4
Пусть T 2 = K 1 T 1, T 3 = K 2 T 1, дороги, как правило, известное расстояние X, T 1 + T 2 + T 3 Время, необходимое для мобильного, T 1, K 1 и K 2则для дополнительных параметров. Следующие соотношения могут быть получены под приведенное выше dn6838 (15) ? (16) ? (17)
T 4 для остального времени, в прерывистого движения, правильный выбор, чтобы предотвратить перегрузку работы Т 4 является очень важным фактором. В то же время следует избегать T 2 = 0 в треугольным профилем движения, так что повторяться ускорения и торможения двигатель в рабочем состоянии. 838 E Выбранный с работы двигателя 3 рассмотреть Генеральный серводвигателей в широком диапазоне напряжения, скорость и крутящий момент спрос операции. Мотор размера кадра выбраны, рассмотреть фокусируется на момент нагрузки RMS, потому что катушки потери двигателя является потеря большей части (я 2R). Таким образом, первый шаг, чтобы выбрать двигатель может произвести согласно номинального момента нагрузки, необходимые для определения типа и размера двигателя. Номинальная момент двигателя могут быть определены каталога или рассчитывается по следующей формуле:
(18)
Один T = CONT непрерывного возможность момент нагрузки T модули = максимальная температура обмотки (155 ℃) T = Посол температуры окружающей среды (℃) TPR = тепловой импеданс (℃ / W) S = скорость двигателя (об / мин) C = 1352 для T M = унций. в 9,549 для T M = N. м PKO = двигателя постоянного Т М = трения момента двигателя K = 0,71 для щетки коммутируемый, ферритовые магниты двигателей 0,78 для щетки коммутируемый, редкие земли вентильных электродвигателей 0,77 для бесщеточных, редкие земли вентильных электродвигателей 0,60 для бесщеточный, ферритовые вентильных электродвигателей
T модули, которые позволяют температуры двигателя катушки, в зависимости от сорта могут быть, могут ссылаться на рисунке 10. Серводвигатели в целом в основном уровня F изоляции, максимально допустимая температура катушки 155 ℃. Структура коэффициента К в зависимости от типа двигателя и магнитный материал может быть, ОПМ двигателя постоянного , Где К Т момент постоянными, R является арматура сопротивления.
Рисунок 10 Классификация двигателя диаграмма класса изоляции
Таблица 6 Оценка важности работы двигателя постоянного JM: Мотор момент инерции
ДЛ: нагрузки момента инерции
Ro: Лучший передаточное отношение
Та: нагрузки, необходимые для ускорения момента начала
А.Л.: нагрузка ускорения
РГ: Передаточное отношение
TRMS: крутящий момент двигателя Практическая
TR: Номинальный крутящий момент
H: редуктор механический КПД
TL: нагрузка момент трения
: Номинальная мощность
П: выходная мощность
Таблица 6 Оценка двигатель работает ряд важных констант, в том числе лучшие передаточное отношение определяется как (19)
Минимальный пусковой момент, необходимых для (20)
Если R G R = O, будет (19) в (20) имеют ? (21)
Максимально допустимый крутящий момент двигателя должна быть больше или равна этому значению. Рисунок 11 является типичный профиль движения крутящий момент во времени, крутящий момент RMS T RMS могут быть выражены (22) (23)
Таким образом, в соответствии с набором движения профиля, номинальный крутящий момент T R (или Т CON) должна быть больше или равна момент RMS.电机的额定功率W R可表示为 (24)
T L: момент нагрузки (оси двигателя преобразование) dn6838
Т П: средняя пускового двигателя крутящий момент dn6838
T RMS: Утилита средний крутящий момент dn6838
T: время запуска dn6838
ТС: время в пути dn6838
T D: торможение времени dn6838
Таблица 7, компания произвела для сервопривода Yaskawa DC таблицы параметров двигателя, Таблица 8 необходимо использовать некоторые из двигателя использовать некоторые из основных формул динамики, Таблица 9, по сравнению с некоторыми соображениями электрические характеристики. Таблица 8 уравнений электродинамики
Таблица 9, основные технические характеристики соображений электрической Оценка крутящий момент? . Максимальный крутящий момент на выходе, . Оценка крутящий момент Номинальная мощность решения Проектная скорость? . Максимальная скорость . Оценка скорости Определить номинальную скорость и методы контроля Какие упражнения? . Ручной или автоматический . Ссылка режиме Работы решения Тормозной механизм? . Необходимо тормоза . Тормозной момент Решение размер тела тормоза Детектор? . Нужно ли мне скорость детектора . Позиция детектора требуется Решение детектора Власть? . Силовой трансформатор мощностью . Напряжение, фаза, частота, Выбор питания 4 DC сервоприводом механизма подачи дизайн пример Этот раздел описывает работу привода постоянного тока сервопривод дизайн платформы, например, характеристики таковы: Спецификации Таблица веса (W) = 150 кг Максимальная скорость (V T) = 4.77m/min Шариковой винтовой шаг диаметра (D O) = 28 мм Pitch (Р о) = 6 мм Длина (L O) = 405mm 838 E Feed вал шестерня шага диаметром (D 1) = 53мм Эффективное зуба широкий (L 1) = 42мм Пузырь винт на поле диаметром передач (D 2) = 80 мм Эффективное зуба широкий (L 2) = 22мм Резка требуется максимальное давление (P) = 400 кг Feed скорость двигателя (N M) = 1200rpm DC мотор сервопривода выбора () Будет вычислить момент нагрузки (оси мотор преобразования)
(В), потребной тяги максимум вала крутящий момент двигателя преобразования требуется
Где И Соответственно, и винт передач мяч механической эффективности.
(C) крутящий момент двигателя требуется
Таблица 7 может быть выбран номинальный крутящий момент = 58.4Kg. м = 584 × 10 -3 кг. м, тьфу-MED06 двигатель, усилитель мощности сервопривода к которым она применяется для СПСР-MR08CT, технические характеристики см. в таблице 10. Таблица 10 Servopack лицензии ключевые характеристики СПСР-MR08CT Для сервопривода UGHMED - 06 Главной цепи Мощность Мощность Максимальное выходное напряжение Мгновенная выходной ток Непрерывный выходной ток диапазон регулирования скорости Waveform скорость Приложенной нагрузки GD 2 Три фазы полного выпрямитель, транзистор полном режиме моста Трехфазный 200/220V, ± 10%, 50 / dn6838 1,6 dn6838 ± dn6838 ± 12 dn6838 ± 8 dn6838 1000: dn6838 dn6838 Мотор GD 2 3 раза Retest фактический крутящий момент
(А) вала преобразования нагрузки двигателя расчета GD 2
1. Workbench GD 2 ( Dn6838
2. Ball винт GD 2 ( Dn6838
Какие
3. Шариковой винтовой на шестерни GD 2 ( Dn6838
4. Вал шестерни GD 2 ( Dn6838
Таким образом, вал преобразования нагрузки двигателя GD 2 ( ) 为
