摘 要：隨著工業(yè)自動化水平的提高，永磁同步伺服電機在現(xiàn)代化企業(yè)中的應(yīng)用越來廣泛。實際工作中，經(jīng)常出現(xiàn)伺服電機維修人員在更換電機軸承后，伺服電機無法恢復(fù)零點，仍需外委專業(yè)公司對伺服電機進行調(diào)零，導(dǎo)致伺服電機維修費用增加，維修周期較長。伺服電機調(diào)零技術(shù)是伺服電機維修的關(guān)鍵技術(shù)，為了把關(guān)鍵技術(shù)掌握在自己手中，為了企業(yè)降低維修費用，某公司利用旋轉(zhuǎn)變壓器角度測量儀器掌握了永磁同步伺服電機調(diào)零技術(shù)。為讓更多的工程技術(shù)人員了解、掌握永磁同步伺服電機調(diào)零技術(shù)，現(xiàn)就利用旋轉(zhuǎn)變壓器角度測量儀調(diào)永磁同步伺服電機零點的技術(shù)，簡單介紹如下。
關(guān)鍵詞：永磁同步伺服電機；旋轉(zhuǎn)變壓器；角度測量儀
0引言
隨著工業(yè)自動化水平的提高，伺服電機在現(xiàn)代化企業(yè)中的應(yīng)用越來廣泛。實際工作中，經(jīng)常出現(xiàn)伺服電機維修人員在更換電機軸承后，伺服電機無法回復(fù)零點，仍需外委專業(yè)公司對伺服電機進行調(diào)零，導(dǎo)致伺服電機維修費用增加，維修周期較長。伺服電機調(diào)零技術(shù)是伺服電機維修的關(guān)鍵技術(shù)之一，為了把關(guān)鍵技術(shù)掌握在自己手中，為了企業(yè)降低維修費用，某公司利用旋轉(zhuǎn)變壓器角度測量儀掌握了永磁同步伺服電機調(diào)零技術(shù)。為讓更多的工程技術(shù)人員了解、掌握伺服電機調(diào)零技術(shù)， 現(xiàn)以該公司EVA裝置包裝系統(tǒng)SEW電機型號：K77CM90M/BR/TF/RH1L/KK（擺臂）永磁同步交流伺服電機調(diào)零經(jīng)驗為例介紹如下：

1  調(diào)零工作需準備材料

（1）旋轉(zhuǎn)變壓器角度測量儀器1臺。

（2）直流24V電源，1塊，（輸入電壓AC 220V；輸出電壓DC 24V；輸出電流10-15A具體根據(jù)負載情況確定）。

（3）BV-500V-1.5mm²導(dǎo)線若干。

（4）限流電阻0.5-3Ω左右，1只（若無限流電阻可以用增加導(dǎo)線長度或螺栓代替）；

（5）數(shù)字萬用表1塊。

（6）額定電流10A或16A空氣開關(guān)1個；4A空開2個。

（7）交流220V  16A插排1個。

（8）伺服電機旋轉(zhuǎn)變壓器零點已動時，需準備同型號且性能完好的伺服電機1臺。

（9）一字、+字小口螺絲刀各1只。

（10）內(nèi)六方，1套。

2  伺服電機調(diào)零接線

2.1按供電回路圖接線

 

圖1供電回路圖

按圖1供電回路圖，完成相關(guān)設(shè)備的電源接線。接線后暫時不送電，根據(jù)調(diào)試步驟進行送電。

2.2旋轉(zhuǎn)變壓器接線

旋轉(zhuǎn)變壓器與旋轉(zhuǎn)變壓器測量儀按圖2完成接線^[1]。

 

圖2 旋轉(zhuǎn)變壓器與角度測量儀接線圖

必須確保旋轉(zhuǎn)變壓器與旋轉(zhuǎn)變壓器測量儀之間的接線正確，否則有將會導(dǎo)致設(shè)備損壞。必要時查看伺服電機說明書，以確保接線正確。

3   伺服電機調(diào)零方法

3.1檢查旋轉(zhuǎn)變壓器

    （1）按圖1、圖2完成設(shè)備接線。

（2）送上AC 220V電源。

（3）合上QF3旋轉(zhuǎn)變壓器測量儀電源空氣開關(guān)，給伺服調(diào)零儀供電。

（4）合上QF1伺服電機抱閘電源空氣開關(guān)，給抱閘送電。

（5）檢查確認伺服電機抱閘已松開，旋轉(zhuǎn)變壓器測量儀數(shù)碼管顯示當(dāng)前角度值。

（6）緩慢均勻旋轉(zhuǎn)伺服電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動幾圈，觀察旋轉(zhuǎn)變壓器測量儀是否隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動而均勻的0-359.9度范圍內(nèi)變化。

（6）如果旋轉(zhuǎn)變壓器測量儀沒有亂閃或跳動，可以確認旋轉(zhuǎn)變壓器完好，可以開

展下一步調(diào)零工作。

（7）如果旋轉(zhuǎn)變壓器測量儀亂閃或跳動，則判斷換旋轉(zhuǎn)變壓器故障，需更換性能完好旋轉(zhuǎn)變壓器后進行調(diào)零。

3.2限流電阻的選擇及定子繞組的電流計算

（1）伺服電機U、V定子繞組通入直流電，定子形成磁極吸引轉(zhuǎn)子永磁極，為伺服電機找機械零點提供磁場。

（2）通過定子繞組的直流電流一般為伺服電機額定銘牌最大電流Imax的20%-50%，通過電流不允許超過伺服電銘牌標注的最大電流值Imax。

（3）如果限流電阻選擇過大，通入定子繞組的直流電流較小，定子磁極無法固定轉(zhuǎn)子磁極，無法自動找到伺服電機機械零點。

（4）電機定子繞組通過直流電流的計算方法；停交流220V電源后，拆開直流24V電源裝置+、-輸出側(cè)導(dǎo)線測量回路電阻值（包括導(dǎo)線阻值、限流電阻阻值、電機阻值）。根據(jù)公式I=U/R，計算出通過伺服電機U、V的直流電流值。

（6）某公司這臺伺服電機，測量U、V電機繞組回路電阻值2.2Ω，串入0.5Ω的熱浸鋅螺栓代替限流電阻，回路總電阻2.7Ω，計算通過電機U、V箱繞組的直流電流24V/2.7Ω≈8.8A，電銘牌最大電流值Imax=40A,通過直流電流占伺服電機最大電流Imax的22%。

3.3正常伺服電機零點數(shù)據(jù)測量

   正常運行的伺服電機檢修前或需要檢修的伺服電機機械零點位置發(fā)生移動，需要找同型號性能完好的伺服電機對其測量旋轉(zhuǎn)變壓器機械零點和伺服電機機械零點，為伺服電機檢修后調(diào)零準備參考點。

（1）按圖1、圖2完成設(shè)備接線。

（2）送上AC 220V電源。

    （3）合上QF3伺服電機調(diào)零電源空氣開關(guān)，旋轉(zhuǎn)變壓器測量儀顯示通電正常；

    （4）合上QF1空氣開關(guān)，伺服電機抱閘得電松開；

   （4）通過旋轉(zhuǎn)伺服電機轉(zhuǎn)子，調(diào)至旋轉(zhuǎn)變壓器測量儀顯示“0.0”度，找到旋轉(zhuǎn)變壓器的機械零點，如圖3。

 

圖3 變壓器機械零點0.0

（5）合上QF2空氣開關(guān)，電機定子繞組U、V通入直流電，電機轉(zhuǎn)子自動轉(zhuǎn)動到一定角度并把轉(zhuǎn)子抱死，找到伺服電機的機械零點，記錄下該型號電機旋轉(zhuǎn)變壓器機械零點與伺服電機機械零點的偏差角度“310.3”度，如圖4。

圖4偏差角度310.3

（6）如果伺服電機轉(zhuǎn)子如果沒有自動抱死，說明通入定子繞組的直流電流偏小，形成的磁場力無法固定轉(zhuǎn)子磁極。應(yīng)逐步試著逐步減少限流電阻的阻值，增加通入電機U、V相繞組之間的電流值，直至通入直流電后電機轉(zhuǎn)子能自動鎖死為止。通入的直流電流，最大不能超過電機的允許電流Imax。

（7）旋轉(zhuǎn)伺服電機轉(zhuǎn)子，再次調(diào)至旋轉(zhuǎn)變壓器測量儀顯示“0.0”度。

（8）再次，合上QF2空氣開關(guān)，給伺服電機U、V相繞組通入直流24V電源。這時伺服電機轉(zhuǎn)子自動旋轉(zhuǎn)一個角度并把轉(zhuǎn)子鎖“死”，旋轉(zhuǎn)變壓器測量儀如圖4顯示“310.3”度。310.3度是同型號伺服電機旋轉(zhuǎn)變壓器機械零點與伺服電機機械零點角度出廠偏差值。

3.4永磁同步伺服電機調(diào)零

（1）把需要調(diào)零點的伺服電機按圖1、圖2完成接線。

（2）送上交流220V電源。

    （3）合上QF3伺服電機定子繞組電源空氣開關(guān)，旋轉(zhuǎn)變壓器測量儀顯示通電正常。

    （4）合上QF1空氣開關(guān)，伺服電機抱閘得電松開。

（5）旋轉(zhuǎn)伺服電機轉(zhuǎn)子，不斷調(diào)整旋轉(zhuǎn)變壓器輸出角度，至旋轉(zhuǎn)變壓器測量儀顯示0.0度，找到旋轉(zhuǎn)變壓器的零點，如圖3所示。

（6）合上QF2空氣開關(guān)，給伺服電機U、V相繞組通入直流電機，這時伺服電機轉(zhuǎn)子，自動旋轉(zhuǎn)一個角度后自動把伺服電機轉(zhuǎn)子抱死，伺服電機轉(zhuǎn)子無法轉(zhuǎn)動，找到伺服電機的機械零點。

（7）松開伺服電機旋轉(zhuǎn)變壓器左右兩側(cè)固定螺栓，如圖5所示。

 

圖5 松開旋轉(zhuǎn)變壓器固定螺栓

（8）試著左右轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)變壓器，如圖6所示。

 

圖6轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)變壓器

調(diào)至旋轉(zhuǎn)變壓器測量儀顯示310.3度，這時該伺服電機旋轉(zhuǎn)變壓器機械零點與電機

的機械零點偏差角度回復(fù)出廠值，如圖4所示。

（9）緊固旋轉(zhuǎn)變壓器左右兩個固定螺栓。固定旋轉(zhuǎn)變壓器的過程中，旋轉(zhuǎn)變壓器角度很容易變動，所以要求兩人同時工作，一人往里面按住旋轉(zhuǎn)變壓器；一人緊固旋轉(zhuǎn)變壓器固定螺栓。緊固時，盡量左右兩側(cè)均衡緊固；不要把一個螺栓緊固到位，再緊固另一個螺栓，如圖7所示。

 

圖7 固定旋轉(zhuǎn)變壓器

（10）拉開QF2空氣開關(guān)，把定子繞組U、V相繞組直流電源切斷；轉(zhuǎn)動伺服電機轉(zhuǎn)子至旋轉(zhuǎn)變壓器測量儀顯示0.0。

(11)合上QF2空氣開關(guān)，轉(zhuǎn)子自動轉(zhuǎn)動一定角度，并鎖死。檢查旋轉(zhuǎn)變壓器測量儀是顯示“310.3”度，伺服電機調(diào)零工作結(jié)束，該伺服電機零點已回復(fù)出廠值。

（12）如果旋轉(zhuǎn)變壓器測量儀顯示偏離“310.3”，則按上述1-11步驟反復(fù)調(diào)試，直至3次以上合上QF2給伺服電機U、V繞組通道后旋轉(zhuǎn)變壓器測量儀均顯示與正常伺服電機顯示角度一致“310.3”度，伺服電機調(diào)零工作就了。該伺服電機零點已恢復(fù)出廠值，該電機可以正常使用了。

4 總結(jié)

永磁同步伺服電機，其基本結(jié)構(gòu)包括定子、和轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子上安裝永磁體）兩個部分；旋轉(zhuǎn)變壓器，其基本結(jié)構(gòu)也是包括定子和轉(zhuǎn)子兩個部分，旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子固定在伺服電機的轉(zhuǎn)子上。

本技術(shù)是利用旋轉(zhuǎn)變壓器測量儀可以測量旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)動角度的原理及磁極異性相吸的原理，完成了永磁同步伺服電機調(diào)零工作。首先，通過旋轉(zhuǎn)變壓器測量儀找到同型號性能完好的永磁同步伺服電機旋轉(zhuǎn)變壓器機械零點，通過伺服電機定子U/V兩相繞組通入足夠大的直流電后形成的固定磁極與吸引轉(zhuǎn)子磁極，依靠吸力把轉(zhuǎn)子牢牢固定，這時是旋轉(zhuǎn)變壓器測量儀會顯示一個偏轉(zhuǎn)角度值。這個偏轉(zhuǎn)角度值就是永磁同步伺服電機調(diào)零點參考依據(jù)。然后，確定需要調(diào)零永磁同步伺服電機的機械零點，根據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器機械零點與伺服電機機械零點的偏轉(zhuǎn)角度值，定位旋轉(zhuǎn)變壓器的位置。最后，再對調(diào)整后的永磁同步伺服電機按正常永磁伺服電機的檢測方法進行復(fù)測，經(jīng)過反復(fù)多次調(diào)整、復(fù)測后恢復(fù)永磁同步伺服電機出廠時的零點值，這樣就完成了永磁同步伺服電機的調(diào)零工作。

 外委維修一臺永磁同步伺服電機，維修費用約2000-3000元，維修費用較高。購買一臺旋轉(zhuǎn)變壓器角度檢測儀市場價不足1000元，兩位維修電工一個上午就可以完成

1-2臺伺服電機調(diào)零點工作。掌握永磁同步伺服電機調(diào)零技術(shù)后，通過自主維修大大降低伺服電機維修費用。通過旋轉(zhuǎn)變壓器角度測量儀實現(xiàn)永磁伺服電機調(diào)零點的技術(shù)，操作簡單、方便，在永磁同步伺服電機維修方面具有極大的實用推廣價值。把該項技術(shù)獻給需要了解永磁同步伺服電機調(diào)零工作的工程技術(shù)人員，僅供參考。由于作者水平有限，文中不當(dāng)之處，懇請給予批評指正。

參考文獻

[1] 黃志堅.電氣伺服控制技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：中國電力出版設(shè)，2018-188.

作者簡介

1. 姓名：龐忠；

2. 出生年份：1974年；

3. 性別：男；

4. 籍貫：山東省 棗莊市 滕州市；

5. 畢業(yè)學(xué)校及專業(yè)：山東理工大學(xué) 電氣工程及自動化專業(yè) 本科；

6. 公司名稱：聯(lián)泓新材料科技股份有限公司；

7. 職稱：高級工程師；

8. 職務(wù)：高級電氣經(jīng)理；

9. 研究方向:主要從事化工廠電氣設(shè)備運行與電氣設(shè)備檢修技術(shù)管理工作;

10. 聯(lián)系方式：山東省滕州市木石鎮(zhèn)魯南高科技化工園區(qū) 聯(lián)泓新材料科技股份有限公司 277527  龐忠18769278796  

11. 郵箱： sdtzpz@sina.com或pangzhong@levima.cn