Aký je rozdiel medzi striedavým servomotorom a krokovým motorom?

V oblasti riadenia pohybu sú striedavé servomotory a krokové motory dva široko používané typy motorov, z ktorých každý má svoje vlastné jedinečné vlastnosti, výhody a aplikácie. Ako dodávateľ striedavých servomotorov som bol svedkom rôznorodých potrieb zákazníkov a kľúčovej úlohy, ktorú tieto motory zohrávajú v rôznych priemyselných odvetviach. Cieľom tohto blogu je ponoriť sa do rozdielov medzi AC servomotormi a krokovými motormi, čo vám pomôže urobiť informované rozhodnutie pri výbere správneho motora pre vaše špecifické požiadavky.

Základné princípy práce

Začnime pochopením základných princípov fungovania týchto dvoch typov motorov.

Krokový motor funguje tak, že rozdeľuje plnú rotáciu do niekoľkých samostatných krokov. Pohybuje sa v týchto pevných krokoch v reakcii na elektrické impulzy odoslané z ovládača. Každý impulz zodpovedá špecifickému uhlovému pohybu, čo umožňuje presné ovládanie polohy motora. Bežný krokový motor môže mať napríklad uhol kroku 1,8 stupňa, čo znamená, že sa pri každom impulze posunie o 1,8 stupňa. Vďaka tomu sú krokové motory ideálne pre aplikácie, kde sa vyžaduje presné polohovanie bez potreby nepretržitej spätnej väzby.

Na druhej strane striedavý servomotor je riadiaci systém s uzavretou slučkou. Pozostáva z motora, pohonu a spätnoväzbového zariadenia, ako je napríklad kódovač. Pohon prijíma príkazový signál z ovládača, ktorý špecifikuje požadovanú polohu, rýchlosť alebo krútiaci moment. Snímač nepretržite monitoruje aktuálnu polohu, rýchlosť alebo krútiaci moment motora a posiela tieto informácie späť do meniča. Pohon potom porovná skutočné hodnoty s prikázanými hodnotami a podľa toho upraví výkon motora. Tento mechanizmus spätnej väzby umožňuje AC servomotorom dosiahnuť vysoko presné riadenie a vynikajúci dynamický výkon.

Výkonnostné charakteristiky

Presnosť polohovania

Krokové motory ponúkajú pomerne dobrú presnosť polohovania. Môžu dosiahnuť presnosť polohovania okolo ± 3 - 5 % kroku bez akejkoľvek ďalšej spätnej väzby. Táto presnosť však môže byť ovplyvnená faktormi, ako sú zmeny zaťaženia, rezonancia a skoková strata. Vo vysoko presných aplikáciách môže nedostatok nepretržitej spätnej väzby obmedziť ich výkon.

AC servomotory s ich riadiacim systémom s uzavretou slučkou môžu dosiahnuť oveľa vyššiu presnosť polohovania. Typicky môžu dosahovať presnosť ± 0,01 stupňa alebo dokonca lepšiu, v závislosti od kvality kodéra a riadiaceho algoritmu. Vďaka tomu sú vhodné pre aplikácie, ktoré vyžadujú extrémne presné polohovanie, ako je výroba polovodičov, CNC obrábanie a robotika.

Rozsah rýchlosti

Krokové motory majú vo všeobecnosti obmedzený rozsah otáčok. Ich maximálna rýchlosť je zvyčajne v rozsahu 1000 - 3000 ot./min. Pri vyšších rýchlostiach sa výstupný krútiaci moment krokového motora výrazne znižuje a motor môže zaznamenať stratu kroku alebo problémy s rezonanciou.

Na druhej strane AC servomotory majú oveľa širší rozsah otáčok. Môžu pracovať od veľmi nízkych otáčok (dokonca až po nulové otáčky za minútu) až po vysoké otáčky až 6000 otáčok za minútu alebo viac, v závislosti od konštrukcie motora. Krútiaci moment striedavého servomotora zostáva relatívne konštantný v širokom rozsahu otáčok, čo umožňuje hladkú a efektívnu prevádzku pri rôznych rýchlostiach.

Charakteristika krútiaceho momentu

Krokové motory poskytujú vysoký prídržný krútiaci moment v pokoji, čo znamená, že môžu udržiavať svoju polohu bez potreby nepretržitého napájania. Ich dynamická charakteristika krútiaceho momentu je však pomerne slabá. So zvyšujúcou sa rýchlosťou rýchlo klesá dostupný krútiaci moment.

AC servomotory ponúkajú vysoký dynamický krútiaci moment. Dokážu poskytnúť vysoký krútiaci moment aj pri vysokých rýchlostiach, vďaka čomu sú vhodné pre aplikácie vyžadujúce rýchle zrýchlenie a spomalenie, ako sú roboty typu pick-and-place a vysokorýchlostné baliace stroje.

Úvahy o nákladoch

Cena je dôležitým faktorom pri výbere medzi AC servomotorom a krokovým motorom.

Krokové motory sú vo všeobecnosti cenovo výhodnejšie ako AC servomotory. Majú jednoduchší dizajn a nevyžadujú zložitý systém spätnej väzby, čo znižuje ich výrobné náklady. Okrem toho sú ovládače pre krokové motory zvyčajne lacnejšie ako ovládače pre striedavé servomotory. Vďaka tomu sú krokové motory obľúbenou voľbou pre aplikácie s obmedzeným rozpočtom, ako sú napríklad malé automatizačné projekty a 3D tlačiarne.

Striedavé servomotory sú vďaka svojej pokročilejšej technológii a potrebe spätnoväzbového zariadenia a sofistikovaného pohonu drahšie. Pri zvažovaní celkových nákladov na systém je však dôležité vziať do úvahy požiadavky na výkon. V aplikáciách, kde je nevyhnutná vysoká presnosť, vysoká rýchlosť a vynikajúci dynamický výkon, môžu byť dodatočné náklady na striedavý servomotor odôvodnené zvýšenou produktivitou a kvalitou konečného produktu.

Aplikácie

Rozdiely vo výkonových charakteristikách AC servomotorov a krokových motorov ich robia vhodnými pre rôzne aplikácie.

Krokové motory sa bežne používajú v aplikáciách, kde sa vyžaduje nízkonákladové, mierne presné polohovanie. Niektoré príklady:

• 3D tlačiarne: Používajú sa na ovládanie pohybu tlačovej hlavy a zostavovacej platformy, čím poskytujú presné umiestnenie pri tlači po vrstvách.
• CNC routery: V malých CNC frézach možno použiť krokové motory na riadenie pohybu rezného nástroja, najmä v aplikáciách, kde sa nevyžaduje vysokorýchlostné obrábanie.
• Automaticky riadené vozidlá (AGV): Pre jednoduché aplikácie AGV s požiadavkami na relatívne nízku rýchlosť a nízku presnosť pohybu môžu byť krokové motory nákladovo efektívnym riešením.

Striedavé servomotory sú preferované v aplikáciách, ktoré vyžadujú vysokú presnosť, vysokú rýchlosť a vynikajúci dynamický výkon. Niektoré príklady:

• CNC obrábacie centrá: Používajú sa na riadenie pohybu vretena a osí obrábacieho centra, umožňujúce vysokorýchlostné a vysoko presné obrábanie zložitých dielov. Môžete nájsť vhodnýServomotor sústruhu s ovládaním pohonupre vaše aplikácie CNC sústruhu.
• Robotika: V priemyselných robotoch sa striedavé servomotory používajú na ovládanie kĺbov, čo umožňuje presný a plynulý pohyb ramena robota.
• Zariadenia na výrobu polovodičov: Pre procesy, ako je manipulácia s plátkami a spájanie čipov, kde sa vyžaduje extrémne vysoká presnosť, sú striedavé servomotory správnou voľbou. Ak hľadáte výkonný motor, náš7,5 kW 380 V AC servomotormôže splniť vaše potreby.

Záver

Stručne povedané, výber medzi striedavým servomotorom a krokovým motorom závisí od rôznych faktorov vrátane presnosti polohovania, rozsahu otáčok, požiadaviek na krútiaci moment, nákladov a aplikácie. Ako dodávateľ striedavých servomotorov ponúkame široký sortiment vysoko kvalitnýchServomotor s káblom a pohonomprodukty, ktoré dokážu uspokojiť rôznorodé potreby rôznych priemyselných odvetví.

Ak práve vyberáte motor pre svoj projekt a potrebujete viac informácií alebo radu, neváhajte nás kontaktovať pre podrobnú diskusiu. Náš tím odborníkov je pripravený pomôcť vám vybrať ten najvhodnejší motor a poskytnúť vám prispôsobené riešenie.

Referencie

• "Príručka riadenia pohybu", Peter Nachtwey
• "Elektrické motory a pohony: Základy, typy a aplikácie", Austin Hughes a Bill Drury