Стъпковият двигател с технология с затворен контур постепенно се влива в серво приложения
В все повече и повече високотехнологични приложения за индустриална автоматизация, технологичните постижения променят съотношението ефективност-разходи между стъпкови двигатели и серво мотори.
С технология с затворен контур, по-евтините стъпкови двигатели непрекъснато проникват в приложения, които първоначално са доминирани от високопроизводителни серво мотори.
Стъпков двигател и сервомотор
Според конвенционалната мъдрост системите за сервоуправление работят по-добре в приложения, които изискват скорости над 800 RPM и изискват висок динамичен отговор. Стъпковият двигател е по-подходящ за приложения с по-ниски скорости, ниски до средни ускорения и / или изискващ по-висок въртящ момент.
И така, каква е основата за тази традиционна концепция за стъпкови двигатели и серво мотори?
структура
Стъпковият мотор се върти стъпаловидно и магнитната намотка се използва за постепенно издърпване на магнит от една позиция в друга. За да преместите двигателя на 100 позиции във всяка посока, веригата изисква 100 стъпки на двигателя. Стъпковите двигатели използват импулси за постигане на нарастващо движение, което позволява прецизно позициониране без да се използват никакви сензори за обратна връзка.
Методът на движение на серво мотора е различен. Той свързва сензора за положение - енкодера - с магнитния ротор, за да установи непрекъснато точното положение на мотора. Серво следи разликата между действителното положение на двигателя и командното положение и съответно регулира тока. Тази система с затворен контур поддържа двигателя в правилно състояние на движение.
Простота и разходи
Стъпковият двигател е не само по-евтин от серво моторите, но и по-лесен за въвеждане и поддръжка. Стартовият двигател е стабилен в покой и може да поддържа позиция (дори при динамично натоварване). Въпреки това, ако някои приложения имат по-високи изисквания за производителност, трябва да се използват по-скъпи и по-сложни сервомотори.
позициониране
Съществуват важни разлики между стъпкови двигатели и серво мотори в приложения, където трябва да знаете точното положение на машината по всяко време. В приложения за движение с отворен цикъл, управлявани от стъпкови двигатели, управляващата система приема, че двигателят е винаги в правилното състояние на движение. Въпреки това, след проблем, като например блокиране на двигателя поради засядане на компонент, контролерът не може да знае действителното положение на машината, което води до загуба на позиция. Системата със затворен контур на самия сервомотор има предимство: ако е хваната от обект, тя се открива веднага. Машината ще спре да работи и никога няма да загуби своята позиция.
Скорост и въртящ момент
Разликата в производителността между стъпкови двигатели и серво мотори произтича от техните различни моторни конструкции. Броят на полюсите на стъпковия двигател е много по-висок от този на серво мотора. Поради това стъпковият мотор се върти с един пълен завой, а необходимия брой обмен на ток на намотката е много по-висок, което води до бързо спадане на въртящия момент в случай на повишена скорост. В допълнение, стъпковият мотор може да загуби синхронизация на скоростта, ако се достигне максималният въртящ момент. Поради тези причини сервомоторите са предпочитаното решение в повечето приложения с висока скорост. Обратно, броят на полюсите на стъпков двигател е изгоден при ниски скорости, тъй като стъпковият мотор има предимство на въртящия момент при серво мотор с еднакъв размер.
Топлинна и енергийна консумация
Стартовите двигатели с отворен цикъл използват фиксиран ток и разсейват много топлина. Управлението с затворен контур осигурява само тока, изискван от скоростта, като по този начин се избягват проблеми с нагряването на двигателя.
Сравнение на стъпков двигател и сервомотор
Системата за серво управление е най-подходяща за приложения с висока скорост, включващи динамични промени на натоварването, като роботизирани оръжия. Степеровите системи за управление са по-подходящи за приложения, които изискват ниско до средно ускорение и висок въртящ момент, като например 3D принтери, конвейерни ленти и контрагенти. Тъй като стъпковите двигатели са по-евтини, разходите за автоматизираната система могат да бъдат намалени след употреба. Ако системата за управление на движението трябва да се възползва от характеристиките на серво мотора, тя трябва да докаже, че тези двигатели с по-висока цена са полезни.
Водени от напредъка на технологията с затворен контур, стъпкови двигатели могат да проникнат във високопроизводителни, високоскоростни приложения, които преди това са изцяло сервомотори.
