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伺服电机的应用

伺服电机选型

1) 伺服电机额定转速选定

伺服电机(稀土永磁同步电动机)的特性曲线如图所示

由图可知,当电机转速高于额定转速后,随着电机转速的提升,电机扭矩将逐渐下降,当电机转速超过额定转速150%后,伺服电机逐渐达到磁饱和时,电机扭矩将急速下降,所以该转速段不能作为伺服电机的工作转速段作用。因此建议选定电机最高的转速为额定转速140%。

电机额定转速:V(rpm)=Vmax(rpm)/140%。

若需得到更好的控制效果,请选定电机最高转速为额定转速的130%。

伺服电机额定扭矩选定

根据能量守恒定律,注塑机最大输出功率为:

P2max(Kw)=P1(kgf/cC)×0.9807(kgf/cC/bar)×Q(L/min)

电机最大输出功率为:P3max(Kw)=P2max(Kw)/90%(按能量转化总效率90%)

电机最大输出扭矩为:Tmax(Nm)=P3max(Kw)×9550/V(rpm)

根据永磁同步电机的特性曲线,由于注塑机保压时需要连续高扭矩输出,所以伺服电机总体工作状态处于S1与S3之间。

故:选定电机最高扭矩为额定扭矩的180%。

电机额定扭矩为:T(Nm)=Tmax(Kw)/180%

注:如果选用双排量柱塞泵或双联齿轮泵,通过减小保压时油泵排量能够大大降低电机扭矩输出,伺服电机处于S3工作状态,可选定电机最高扭矩为额定扭矩的230%。

油泵、电机、驱动器选型的简易方法

1) 计算原机器的流量

流量L/min=【油泵排量mL/r)/1000】×电机转速r/min

所以油泵排量=(152.25×1000)/2000=76.125(mL/r)

选取型号GR55-2V075油泵(排量=75mL/r)。

例如:原机器的油泵排量=105(mL/r),电机转速=1450(r/min)

所以机器的流量=105/1000×1450=152.25(L/min)

2)  油泵选型

根据原机器的流量选取相应排量和转速的油泵。

油泵排量mL/r=【流量L/min)×1000】/油泵转速r/min

例如:原机器的流量=152.25(L/min),油泵转速为2000(r/min)

3) 电机选型

根据油泵排量和转速选取相应转矩和转速的电机。

电机转矩Nm=油泵排量mL/r)×2.333

例如:油泵的排量为75(mL/r)

所以电机转矩=75×2.333=174.975(Nm)

查看伺服电机参数表,找额定转矩在174.975Nm附近和转速为2000r/min的电机,选取型号S18.8175F20的电机(额定转矩为175Nm,额定转速为2000r/min,额定电流为71A,额定功率为36.6Kw)。

4) 驱动器选型

根据电机的额定电流选取相应的驱动器。驱动器的额定电流要在电机的额定电流附近,电机的额定电流不要超过驱动器的额定电流的120%,以免驱动器工作时模块太热,老化快。

伺服电机应用领域

塑料机械, 金属成型设备, 空气压缩机, 包装机械, 印刷设备.等等

金属成型设备

  • 弹簧机械
  • 压铸机

注塑机

节能注塑机

传统节能系统:

  • 选用鼠笼式异步电动机,转动惯量大,响应速度慢,生产率低,对一些产品的参数调整困难。
  • 开环系统、低精度控制系统,生产不稳定
  • 采用叶片泵,泵体需维持在一定转速方能保证正常工作,节能效果受到影响
  • 保压时的大发热量与冷却时的节能成为矛盾,电机容易烧坏
  • 节能伺服系统的优点

  • 与传统的控制系统相比,选用节能伺服系统的可以实现的响应时间达到0.03 - 0.05 /秒
  • 节能伺服系统有效工作周期短,提高了生产效率
  • 伺服电机有重复精度高,可以提高系统的稳定性
  • 节能伺服系统可节约能源50% - 80%
  • 全电动注塑机

    不同于传统液压注塑机,全电动注塑机只有在系统给定操作和增加负载的时候,才会消耗能源。全电式机器使用 高速度和高效率的伺服电机驱动数字控制全过程,由独立的电机用于注塑、 挤出机、 夹紧和弹射控制每个轴,而不是由一个液压系。

    全电动注塑机有着更快速,更节能,更稳定并且有效的降低生产成本的特点。其能耗比传统液压式可以较少50%-75%。

    空气压缩机

    空气压缩机是一种利用电动机将气体在压缩腔内进行压缩并使压缩气体具有一定压力的设备。在工业生产中有着极其广泛的应用,在各种行业中它担负着为工厂中所有气动元件、气动阀门提供气源的职责。因此,空压机运行状况的坏直接影响工厂的生产工艺。原有供气控制方式都是采用加卸载方式,具有以下弊端:

    a) 空压机耗电量高
    b)进气阀易损坏
    c)供气压力不稳定等

    而采用我司交流永磁伺服电机作为动力源的空压机则具有以下优势:

    a)节约能源,节电效率在30%以上;
    b)降低维护成本;
    c)提高压力控制精度,提升供气品质;
    d)采用交流永磁伺服电机,启动时较少对电器部件和机械部件的冲击增强系统可靠性,提高空压机的使用寿命;
    e)降低空压机运行的噪音。