Серво шаговый двигатель: Сервопривод или шаговый двигатель?

Содержание

Сервопривод или шаговый двигатель?

  1. Главная

    /

  2. Справочник

    /

  3. Сервопривод или шаговый двигатель?


В случаях, когда необходима высокая точность работы исполнительных механизмов, используют асинхронный электродвигатель с энкодером обратной связи. Однако в промышленных станках с особыми требованиями к точности позиционирования подобное оборудование не справится с задачами в силу ряда конструктивных недостатков — низкого момента на малых скоростях, проскальзывания ротора, инерции при разгоне и торможении. В таких случаях используются сервоприводы и шаговые двигатели. Рассмотрим преимущества и недостатки обоих типов приводов.

Сервоприводы


В состав сервопривода входят серводвигатель и электронный блок управления (сервоусилитель или сервопреобразователь). В качестве серводвигателей наиболее широко применяют синхронные трехфазные электродвигатели, в которых установлены мощные постоянные магниты для улучшения динамических характеристик. Обязательным компонентом сервопривода также является энкодер. Как правило, он превосходит по своим параметрам обычные энкодеры, поставляемые отдельно. Его разрешение может достигать сотен тысяч импульсов на оборот, за счет чего достигается сверхточное позиционирование. Для примера, разрешение встроенных энкодеров сервоприводов Delta ASD-A2 составляет 1 280 000 имп/об.


Сервоусилитель получает два сигнала управления — сигнал задания скорости (или угла поворота) и сигнал обратной связи с энкодера. В результате сервопривод обеспечивает движение какой-либо механической нагрузки с большой точностью не только по скорости вращения, но и по углу поворота, который может быть выдержан до долей градуса.

Шаговые двигатели


Шаговый двигатель — это особый вид многофазного синхронного двигателя, дискретное вращение которого производится путем подачи импульсов напряжения на нужные обмотки статора. При этом ротор не имеет обмоток и состоит из магнитного материала.


Основной параметр шагового двигателя — его шаг, или количество шагов на оборот. Для одного полного оборота ротора необходимо строго определенное количество импульсов. Чем меньше шаг, тем большую точность позиционирования может обеспечить данный шаговый двигатель.


Управляющие импульсы формируются специальным драйвером, который получает задание с контроллера. При этом обратной связи не требуется, поскольку путем подсчета импульсов всегда можно узнать, на какой угол повернулся вал шагового двигателя, и сколько оборотов он сделал.

Преимущества сервоприводов

  • Мощность серводвигателей может достигать 15 кВт, в то время как мощность шагового электродвигателя, как правило, не превышает 1 кВт.
  • Бесшумность работы благодаря принципу действия и сверхточному исполнению конструкции.
  • Скорость вращения в сервоприводах может достигать 10000 об/мин, в некоторых случаях и больше. У шаговых двигателей номинальная скорость вращения обычно не превышает 1000 об/мин вследствие падения момента и увеличения вероятности ошибок.
  • Высокая энергоэффективность. Потребляемая мощность сервопривода пропорциональна нагрузке на валу. Для шагового электродвигателя потребляемая мощность одинакова вне зависимости от нагрузки.
  • Наличие обратной связи обеспечивает точной информацией о повороте вала в любой момент времени. В шаговых двигателях возможно проскальзывание при перегрузке, накопление ошибки и потеря позиционирования.
  • Большая плавность хода. В шаговых двигателях добиться плавности можно только путем применения специальных методов управления.

Преимущества шаговых двигателей

  • Меньшая цена при одинаковой мощности в силу более простой конструкции двигателя и драйвера.
  • Возможность работы на экстремально низких оборотах без ухудшения характеристик и применения редукторов.
  • Более точное позиционирование, обусловленное конструкцией двигателя.
  • Отсутствие необходимости в обратной связи.
  • Для фиксации вала двигателя при останове достаточно снять с него напряжение. При останове серводвигателя необходимо расходовать мощность на удержание либо использовать электромеханический тормоз.

Применение


В промышленном оборудовании для выполнения задач позиционирования имеет смысл использовать и асинхронные двигатели с обратной связью, и сервоприводы, и шаговые двигатели.


Сервоприводы устанавливаются в тех узлах оборудования, где требуется точное позиционирование механизмов для их синхронизации с другими узлами. В частности сервоприводы широко используют в обрабатывающих станках.


Шаговые двигатели нашли наибольшее применение в станках с ЧПУ и в робототехнике.


На практике встречаются производственные линии, в которых в различных узлах используются все три типа электродвигателей.


Другие полезные материалы:
Выбор оптимального типоразмера электродвигателя
Как выбрать мотор-редуктор
Редуктор от «А» до «Я»

Подпишитесь на рассылку!

Никакого спама! Только полезная справочная информация.

Я согласен на обработку персональных данных

какова разница и что выбрать? — MULTICUT

Обновлено: 31.10.2022


В качестве электропривода порталов и исполнительных узлов фрезерно-гравировальных станков с чпу и оборудования для плазменной резки с ЧПУ применяются шаговые двигатели и сервоприводы. Что лучше: шаговый двигатель или сервопривод, и в каких случаях применение того или иного электропривода экономически и технически оправданно, рассмотрим в данной статье.

Устройство шагового привода


Шаговый привод состоит из синхронной электрической машины и управляющего контроллера. Последний обеспечивает подачу управляющих сигналов на обмотки двигателя и их попеременное включение в соответствии с заданной программой.


Шаговый двигатель — электрическая машина, преобразующая управляющие сигналы в перемещение вала на определенный угол и фиксацию его в заданном положении. Количество шагов таких электродвигателей составляет от 100 до 400, угол шага — от 0,9-3,6°.

Принцип работы шагового двигателя


Состоит это электромеханическое устройство из статора, где размещены катушки возбуждения, и вращающейся части с постоянными магнитами или обмотками. Такая конструкция ротора обеспечивает его фиксацию после отработки управляющей команды.


На статоре расположено несколько обмоток. При подаче напряжения на катушку, под воздействием магнитного поля ротор поворачивается на определенный угол в соответствии с пространственным положением обмотки. При ее обесточивании и подаче управляющего сигнала на другую катушку вращающаяся часть электродвигателя занимает другую позицию. Каждый поворот вала соответствует углу шага. При обратной последовательности подачи напряжения на катушки ротор вращается в противоположном направлении.


Для поворота ротора на меньший угол одновременно включаются 2 обмотки. Количество шагов ограничено и зависит от числа полюсов статора электромотора. Для обеспечения плавного вращения ротора на катушки статора подают разные токи, разность которых определяет положение ротора. Такой способ управления позволяет снизить дискретность и увеличить количество шагов до 400.


К числу недостатков шаговых двигателей можно отнести довольно низкую скорость, пропуск шагов при высокой (выше расчетной) нагрузке на валу, снижение момента при высокой частоте вращения и большое время разгона.

Устройство сервопривода


Сервопривод состоит из синхронного двигателя, датчика скорости и положения, а также управляющего контроллера. Основная разница между шаговым двигателем и сервоприводом состоит в наличии обратной связи по положению, скорости, моменту на валу ротора.


Электропривод такого типа построен на базе следящей схемы автоматического регулирования. При несоответствии скорости или другой величины контроллер будет подавать сигналы на отработку, пока требуемый параметр или положение вала не будет соответствовать заданному. В качестве датчика обратной связи используют абсолютные и относительные энкодеры различных типов и конструкций.

Принцип действия сервопривода


Управляющее устройство в соответствии с заданной программой подает напряжение на сервопривод, который соединен с порталом станка. Двигатель перемещает рабочий орган. При этом энкодер вырабатывает импульсы, поступающие на контроллер. Подсчет их числа осуществляет управляющее устройство. Количество импульсов пропорционально перемещению портала. При достижении рабочим органом заданного положения на электромотор перестает поступать напряжение. Портал фиксируется. Пока число импульсов, зафиксированных контроллером с датчика, не достигнет запрограммированной величины, двигатель будет осуществлять перемещение рабочего органа.


Шаговый сервопривод можно также настроить на поддержание постоянной частоты вращения вне зависимости от нагрузки или постоянного момента при разной скорости.


К достоинствам сервоприводов относятся точность позиционирования, динамика разгона и отсутствие снижения момента при высоких скоростях. Ограничивает применение сервопривода, как правило, достаточно большая стоимость.


Пройти тест

Чем отличается сервопривод от шагового двигателя?








Критерий сравнения

Шаговые двигатели

Сервоприводы

Эксплуатационный ресурс

Шаговые электромоторы не имеют коллекторного узла, подверженного износу. Также они не имеют частей, нуждающихся в регулярном техобслуживании и замене

Коллекторные серводвигатели необходимо регулярно обслуживать. Максимальный срок службы коллекторного узла — 5000 часов непрерывной работы. При этом бесщеточные сервомоторы не уступают в надежности шаговым двигателям

Точность перемещений исполнительного органа


Современные шаговые электродвигатели обеспечивают перемещение рабочей части с точностью до 0,01 мм.


Отличие шагового двигателя от сервопривода заключается в пропуске шагов при высокой (выше расчетной) нагрузке, что значительно снижает качество обработки


Сервопривод для поворотного стола фрезерного станка или портала другого оборудования обеспечивает точность до 0,002 мкм.


Позиционирование по следящей схеме обеспечивает высокое качество обработки независимо от нагрузки


Время разгона и скорость перемещения портала


Максимальная скорость перемещения рабочих органов при использовании шагового электропривода — 25 м.


Время разгона — 120 об/мин за секунду


Сервопривод может перемещать портал со скоростью более 60 м/мин.


Время разгона составляет до 1000 об/мин за 0,2 секунды


Реакция на принудительную остановку

Шаговые двигатели хорошо переносят механические перегрузки и не выходят из строя при аварийных остановках

Сервоприводы необходимо оснащать дополнительной защитой, отключающей электромотор при принудительной остановке портала. В противном случае обмотки электрической машины могут сгореть

Стоимость

За счет простоты конструкции шаговый двигатель имеет относительно невысокую цену

За счет датчиков обратной связи (энкодеров) и более сложной схемы регулирования сервопривод считается дорогостоящим оборудованием

Критерии выбора


Тип приводного двигателя для станков выбирают по следующим характеристикам:


  • Производительность.


    По этому параметру сервоприводы значительно превосходят шаговые электромоторы. На станок с ЧПУ для обработки крупных деталей или заготовок из твердых материалов лучше уставить сервомотор, например, ESTUN 1000 Вт. Такой электропривод обеспечит более высокую скорость обработки твердых материалов. Для малогабаритного промышленного оборудования (например, настольного фрезерного станка) среднего класса точности, предназначенного для обработки мягких материалов, лучше выбрать шаговый двигатель.


  • Эксплуатационные расходы.


    Программирование и настройка сервопривода на станке с ЧПУ требуют высокой квалификации исполнителя. Такой привод намного дороже в обслуживании, соответственно расходы на его эксплуатацию будут выше.


  • Точность.


    Сервоприводы для станков с ЧПУ необходимы для высокоточной автоматизированной обработки. Такой привод позволяет позиционировать положение рабочего органа с точностью до 0,02 мкм, в то время как максимальная точность шаговой электрической машины — 0, 01 мм.


  • Цена.


    Стоимость шагового двигателя значительно ниже цены сервопривода. При невысоком бюджете лучше предпочесть первый вариант.


  • Уровень шума.


    По этому показателю сервомоторы предпочтительней. Работа шаговых электродвигателей сопровождается звуком, соответствующим частоте шагов на различных оборотах.


Таким образом, выбор сервопривода или шагового двигателя в качестве привода на фрезерно-гравировальный станок и оборудование для плазменной резки следует совершать, руководствуясь исключительно экономической и технической целесообразностью.

Читайте также

Обновлено: 18.12.2022

Фрезерные станки с ЧПУ для малого бизнеса

Для построения и развития успешного бизнеса, связанного с работой на фрезерном станке с ЧПУ, важно наличие значительных преимуществ перед конкурентами: например, высочайшего качества продукции и доступных цен. В данной статье расскажем, какие именно станки с ЧПУ подходят для малого бизнеса, какова стоимость того или иного оборудования, и насколько рентабелен такой вид деятельности…

Подробнее

Обновлено: 18.12.2022

Технические характеристики и сфера применения фрезерных станков с ЧПУ

Станки с ЧПУ значительно повлияли на сферу металлообработки и на работу с другими материалами. Программируемые установки обеспечиваюют повышенную точность фрезеровки, что приводит к значительному увеличению производительности труда. Процесс обработки заготовок проходит беспрерывно и в строгом соответствии заданной программе, а результат работы отличается высокой точностью. В статье мы рассмотрим важнейшие технические характеристики фрезерных станков с ЧПУ и основные сферы их применения…

Подробнее

Обновлено: 18.12.2022

Фрезы для деревообрабатывающих станков с ЧПУ

Рабочий режущий инструмент станков с ЧПУ — это фреза. Конструктивно она является вращающейся деталью с заточенными зубьями. Фрезы для станков с ЧПУ по дереву производят из разных сплавов и делят на категории. Их выбор зависит от характеристик обрабатываемой поверхности, типа работы и степени твердости древесины. Правильно выбрать подходящий инструмент для программных станков поможет наша статья, которая познакомит вас с типами фрез и их назначением…

Подробнее

Обновлено: 06.12.2022

Характеристики шагового двигателя

Шаговое устройство — бесщеточный двигатель с несколькими обмотками, функционирующий по синхронному принципу. Принцип работы шагового двигателя заключается в поочередной активации обмоток, которые обеспечивают вращение / остановку ротора…

Подробнее

Обновлено: 06.12.2022

Специфика сверлильных станков с ЧПУ

Современные сверлильные станки с ЧПУ используются на производствах, на которых в больших объемах осуществляется обработка деталей всевозможного назначения, например, на мебельных фабриках. Сегодня производители предлагают покупателям модели сверлильных станков с ЧПУ во всем функциональном многообразии. ..

Подробнее

Возврат к списку

Поделиться:

В чем разница между серводвигателями и шаговыми двигателями?

Инженерная истина гласит, что идеального решения не существует — есть только лучшее решение для имеющейся проблемы. Это относится, в частности, к серводвигателям и шаговым двигателям. Оба широко используются в промышленности. Тоже не универсальное решение. Однако при правильном применении как шаговые, так и серводвигатели могут обеспечить эффективное и надежное питание для очень успешной системы. Дерево решений для выбора между ними имеет много ветвей, но наиболее важными из них являются скорость, ускорение и целевая цена.

Шаговые двигатели

Шаговые двигатели состоят из ротора с постоянными магнитами и неподвижного статора с обмотками. Когда ток проходит через обмотки статора, он создает распределение магнитного потока, которое взаимодействует с распределением магнитного поля ротора, создавая вращающую силу. Шаговые двигатели имеют очень большое количество полюсов, обычно 50 и более. Драйвер шагового двигателя подает питание на каждый полюс последовательно, так что ротор вращается с серией приращений или шагов. Из-за очень большого количества полюсов движение кажется непрерывным.

Шаговые двигатели имеют ряд положительных качеств. Поскольку они генерируют пошаговое движение, они обычно работают без обратной связи, что устраняет стоимость и сложность энкодера или резольвера. Большое количество полюсов позволяет им генерировать очень высокий крутящий момент при нулевой скорости. Они компактны и в целом экономичны (рис. 1) .

Шаговые двигатели обеспечивают хорошую производительность по экономичной цене для приложений, требующих низкой скорости, ускорения и точности. (Предоставлено Коллморгеном)

С другой стороны, шаговые двигатели имеют ограничения по скорости. Как правило, лучше всего они работают при 1200 об/мин или ниже. Хотя они создают высокий крутящий момент при нулевой скорости, крутящий момент падает по мере увеличения скорости (рис. 2) . Например, двигатель, который генерирует 100 унций на дюйм при нулевой скорости, может выдавать только 50 унций на дюйм при 500 об/мин и всего 10 унций на дюйм при 1000 об/мин.

Теоретически для увеличения крутящего момента можно использовать редуктор, но именно здесь низкая скорость шаговых двигателей становится проблемой. Добавление редуктора 10:1 к шаговому двигателю со скоростью 1200 об/мин может увеличить крутящий момент на порядок, но также снизит скорость до 120 об/мин. Если двигатель используется для привода шарико-винтовой передачи или аналогичного устройства, он, вероятно, не будет развивать скорость, достаточную для удовлетворения потребностей приложения.

Шаговые двигатели, как правило, не доступны с размерами корпуса больше, чем NEMA 34, при этом большинство приложений подпадают под размеры двигателей NEMA 17 или NEMA 23. В результате редко можно найти шаговые двигатели, способные создавать крутящий момент от 1000 до 2000 унций-дюймов.

Как видно из этих кривых зависимости крутящего момента от скорости, шаговые двигатели обеспечивают максимальный крутящий момент при нулевой скорости, при этом крутящий момент падает по мере увеличения скорости (зеленый). Напротив, крутящий момент серводвигателя остается примерно постоянным во всем рабочем диапазоне (синий и красный). (Предоставлено Коллморгеном)

Шаговые двигатели также имеют ограничения по производительности. Вы можете думать о шаговом двигателе как о системе с массой пружины. Двигатель должен прервать трение, чтобы начать вращаться и перемещать нагрузку, и в этот момент ротор не полностью контролируется. В результате команда на продвижение на пять шагов может привести к тому, что двигатель повернется только на четыре или шесть шагов.

Если привод дает команду двигателю продвинуться на 200 шагов, он сделает это с точностью до нескольких шагов, что в этот момент представляет собой ошибку в несколько процентов. Хотя мы управляем шаговыми двигателями с разрешением обычно от 25 000 до 50 000 шагов на оборот, поскольку двигатель представляет собой систему пружины и массы под нагрузкой, наше типичное разрешение составляет от 2 000 до 6 000 шагов на оборот. Тем не менее, при этих разрешениях даже 200-шаговое перемещение соответствует доле градуса.

Добавление энкодера позволит системе точно отслеживать движение, но не сможет преодолеть базовую физику двигателя. Для приложений, требующих повышенной точности и разрешения позиционирования, серводвигатели являются лучшим решением.

Серводвигатели

Как и шаговые двигатели, серводвигатели имеют множество исполнений. Рассмотрим наиболее распространенную конструкцию, включающую в себя ротор с постоянными магнитами и неподвижный статор с обмотками. Здесь также ток создает распределение магнитного поля, которое воздействует на ротор, создавая крутящий момент. Однако серводвигатели имеют значительно меньшее количество полюсов, чем шаговые двигатели. В результате они должны работать в замкнутом цикле.

Как правило, серводвигатели более сложны, чем шаговые двигатели. Они работают значительно быстрее, чем шаговые двигатели, со скоростями порядка нескольких тысяч об/мин (рис. 3) . Это позволяет использовать серводвигатели с редукторами для обеспечения гораздо более высокого крутящего момента на полезных скоростях. Они также обеспечивают более постоянный крутящий момент во всем диапазоне скоростей двигателя. В отличие от шаговых двигателей они не имеют удерживающего момента как такового.

Работа в замкнутом контуре позволяет контроллеру/приводу дать команду, чтобы нагрузка оставалась в определенном положении, а двигатель постоянно регулировался, чтобы удерживать ее в этом положении. Таким образом, серводвигатели могут фактически обеспечивать удерживающий момент. Обратите внимание, однако, что сценарий крутящего момента при нулевой скорости зависит от правильного выбора двигателя для управления нагрузкой и предотвращения колебаний относительно заданного положения.

Серводвигатели с обратной связью с обратной связью обеспечивают высокую точность позиционирования в сочетании с большей скоростью и ускорением, чем шаговые двигатели. Компромисс заключается в увеличении стоимости, размера и сложности. (Предоставлено Kollmorgen)

В серводвигателях обычно используются редкоземельные магниты, в то время как в шаговых двигателях чаще используются менее дорогие обычные магниты. Редкоземельные магниты позволяют развивать более высокий крутящий момент в меньшем корпусе. Серводвигатели также получают преимущество в крутящем моменте за счет своего общего физического размера. Диаметр серводвигателя обычно варьируется от NEMA 17 до 220 мм. В результате сочетания этих факторов серводвигатели могут развивать крутящий момент до 250 футо-фунтов.

Сочетание скорости и крутящего момента позволяет серводвигателям обеспечивать лучшее ускорение, чем шаговые двигатели. Они также обеспечивают повышенную точность позиционирования благодаря работе в замкнутом контуре.

Заключительные мысли

Серводвигатели обеспечивают неоспоримое преимущество в производительности. Однако с точки зрения повторяемости шаговые двигатели могут быть вполне конкурентоспособными. Этот момент поднимает распространенное заблуждение о шаговых двигателях, которое является мифом о потерянном движении. Как мы уже обсуждали ранее, пружинно-массовая природа шагового двигателя может привести к потере нескольких шагов. Однако, поскольку привод дает команду шаговому механизму переместиться в угловое положение, потерянные шаги не переносятся с одного вращения на другое. Вращение к вращению, шаговые двигатели очень воспроизводимы. Ищите более подробное обсуждение этой темы в следующем сообщении в блоге.

Приведенное выше обсуждение подводит нас к последнему ключевому различию между шаговыми осями и сервоосями, а именно стоимости. Шаговые двигатели обычно не требуют обратной связи, в них используются менее дорогие магниты и редко используются редукторы. Из-за большого количества полюсов и их способности создавать удерживающий момент они потребляют меньше энергии при нулевой скорости. В результате шаговый двигатель может быть на порядок дешевле, чем сопоставимый серводвигатель.

Подводя итог, можно сказать, что шаговые двигатели являются хорошим решением для приложений с низкими требованиями к скорости, ускорению и точности. Шаговые двигатели также имеют тенденцию быть компактными и недорогими. Это делает эти двигатели подходящими для применения в медицине, биотехнологии, безопасности и обороне, а также в производстве полупроводников. Серводвигатели — лучший выбор для систем, требующих высокой скорости, высокого ускорения и высокой точности. Компромисс — более высокая стоимость и сложность. Серводвигатели обычно используются в упаковке, конвертировании, обработке полотна и подобных приложениях.

Если ваше приложение снисходительно, а бюджет — нет, подумайте о шаговом двигателе. Если производительность является наиболее важным аспектом, серводвигатель выполнит эту работу, но будьте готовы заплатить больше.

Что нужно знать для выбора подходящего двигателя

  • Требования к крутящему моменту
  • Требования к скорости
  • Желаемое ускорение
  • Масса нагрузки и инерция
  • Бюджет
  • Ограничения по размеру

Билл Лэки (Bill Lackey), вице-президент по инженерным продажам Motion Solutions Inc. Для получения дополнительной информации о шаговых двигателях и серводвигателях см.

Учебное пособие: Шаговый и серводвигатель

Это учебное пособие поможет вам понять разницу между шаговым двигателем и серводвигателем и выбрать лучший двигатель для вашего приложения. Мы рассмотрим основы двигателей, включая конструкцию, ток, функции и особенности, вопросы, которые следует задать при выборе двигателя, примеры применения, ключевую терминологию и многое другое. Мы также предоставляем дополнительные ресурсы для получения дополнительной информации.

 

Основы работы с двигателями: как работает шаговый двигатель

Конструкция шагового двигателя

Большинство промышленных шаговых двигателей представляют собой гибридные шаговые двигатели, состоящие из ротора с постоянными магнитами и электромагнитного статора с обмоткой.

 

ТОК ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Постоянный ток используется для питания магнитных катушек шагового двигателя.

Ток, подаваемый от привода, создает магнитное поле, используемое для вращения вала двигателя. Ниже приведено базовое представление о том, как работает этот процесс.

1. Верхний электромагнит активируется, и зубья центральной шестерни выстраиваются соответственно.

2. Верхний электромагнит деактивирован и правый включен. Ближайшие зубья шестерни подпрыгивают, чтобы выровняться с этим. Это вызывает шаг (например, поворот на 1,8°).

3. Деактивирован правый электромагнит и включен нижний. Затем зубья шестерни подпрыгивают, чтобы выровняться с нижним электромагнитом. Это вызывает еще один шаг.

4. Нижний электромагнит деактивирован, а крайний левый включен. Затем зубья шестерни прыгают, чтобы выровняться с этим. Это вызывает еще один шаг. На двигателе с углом шага 1,8° для полного оборота требуется 200 шагов.

 

Что еще нужно знать

1. Микрошаг увеличивает количество шагов на оборот.

2. Увеличение тока увеличивает крутящий момент двигателя.

3. Чем выше частота шага, тем выше скорость двигателя.

4. По мере увеличения скорости двигателя противо-ЭДС может уменьшить крутящий момент двигателя.

5. Обратная связь по положению не требуется, но не является обязательной.

 

Краткий обзор основ шагового двигателя

Постоянный ток создает магнитное поле. Это открытая система постоянного тока. Ток сохраняется, пока двигатель находится в состоянии покоя.

Преимущества

• Простая конструкция/управление

• Не требуется обратная связь

• Превосходный крутящий момент на низких скоростях

• Отличная низкая плавность низкой скорости

• Более низкая общая стоимость системы

Недостатки

• Снижение крутящего момента с увеличением скорости

• Постоянный ток, независимо от требований

• Невозможно реагировать на изменения нагрузки

Fun Stepper Stepper.

fact

В 1920 году началось фактическое применение шаговых двигателей, так называемых шаговых двигателей типа VR (Variable Reluctance), используемых британским флотом для управления позиционированием и дистанционного управления.

 

Основы двигателя: как работает двигатель SERVO

Конструкция двигателя SERVO

Серводвигатель переменного тока состоит из трехфазного статора и ротора с постоянными магнитами. Кроме того, для правильного управления током требуется обратная связь двигателя, такая как резольвер или энкодер.

 

ТОК серводвигателя

Трехфазный переменный ток используется для питания магнитных катушек серводвигателя.

При изменении тока в статоре изменяется магнитное поле трех фаз; заставляя постоянные магниты ротора совпадать с соответствующей фазой.

Что еще нужно знать

1. Увеличение тока увеличивает крутящий момент двигателя.

2. Чем выше частота тока, тем быстрее будет вращаться двигатель.

3. Сервоприводы контролируют и регулируют ток двигателя для более точного управления крутящим моментом.

4. Для правильного управления током требуется обратная связь двигателя.

 

Краткий обзор основ сервопривода

Трехфазный переменный ток создает магнитное поле. Это система с замкнутым контуром, которая постоянно отслеживает положение относительно заданного положения и соответствующим образом регулирует ток. Тормоз двигателя требуется для удерживающего момента на нулевой скорости.

Преимущества

• Контроль с замкнутым циклом

• Более высокий крутящий момент при более высокой скорости

• Более низкий нагрев двигателя

• Лучший выбор для систем переменной нагрузки

Disadvantages

Disdavantages

77. – требуется настройка

• Требуется обратная связь по положению

• Более высокая общая стоимость системы

 

забавный серво факт

Автофокус камеры использует точный серводвигатель, встроенный в камеру, который корректирует положение объектива для повышения резкости -фокус изображения.

 

шаговый двигатель или сервопривод?: выбор двигателя

выбор правильного двигателя

Когда вы запускаете приложение движения, вы выбираете двигатель на основе конструктивных критериев или привычки? Вы выбираете сервопривод, потому что это то, что вы всегда используете? Вы выбираете степпер только для простых приложений?

Этот раздел поможет вам понять вопросы, которые вы должны задать, чтобы найти лучший двигатель для применения.

 

вопроса, которые нужно задать

1.Какой груз мне нужно перевезти?

2. С какой скоростью мне нужно бегать?

3. Меняется ли моя нагрузка во время переезда?

4. Есть ли какие-либо специальные функции, которые мне нужны, например, удерживающий крутящий момент или ограничение крутящего момента?

5.Каков мой бюджет?

6. Какой двигатель лучше всего подходит для моего применения?

 

1. Какой груз мне нужно перевезти? (крутящий момент)

Когда мы выбираем двигатель для приложения, нам нужно знать, какой крутящий момент может обеспечить двигатель. Для этого мы используем кривую крутящего момента двигателя. Вот типичная кривая крутящего момента серводвигателя.

2. С какой скоростью мне нужно бегать? (крутящий момент + скорость)

Часто считается, что серводвигатели превосходят шаговые двигатели эквивалентного размера. Но это часто не так. Вот кривая крутящего момента шагового двигателя эквивалентного размера по сравнению с кривой крутящего момента сервопривода.

На высоких скоростях крутящий момент шагового двигателя приближается к нулю, в то время как серводвигатель обеспечивает постоянный крутящий момент во всем диапазоне скоростей.

3. Меняется ли моя нагрузка во время переезда?

Серводвигатели обладают дополнительной способностью обеспечивать пиковый крутящий момент на короткие промежутки времени для преодоления колебаний нагрузки и более высокого ускорения двигателя.

4. Специальные функции: Удержание крутящего момента

Шаговые двигатели могут обеспечивать полный крутящий момент в состоянии покоя, когда обмотки находятся под напряжением, удерживать нагрузку от внешней силы, когда ротор не вращается — Удерживающий крутящий момент . Эта функция делает шаговые двигатели хорошим выбором для случаев, когда необходимо удерживать нагрузку на месте.

4. Специальные функции: ограничение крутящего момента

Серводвигатели могут управлять крутящим моментом двигателя посредством точного контроля тока, подаваемого на двигатель, и ограничивать его таким образом, чтобы не было превышено определенное значение крутящего момента – ограничение крутящего момента . Благодаря преимуществам управления крутящим моментом можно реализовать многие приложения, требующие точного управления усилием при нажатии, вытягивании и скручивании.

5. Каков мой бюджет: Расходы на шаговый двигатель

Шаговые двигатели обычно не требуют обратной связи, используют менее дорогие магниты и редко включают редукторы. Из-за большого количества полюсов и их способности создавать удерживающий момент они потребляют меньше энергии при нулевой скорости. В результате шаговый двигатель обычно дешевле, чем сопоставимый серводвигатель.

5. Каков мой бюджет: Стоимость серводвигателя

Серводвигатели требуют обратной связи, используют более дорогие магниты и часто включают редукторы. Они также потребляют больше энергии на нулевой скорости. В результате серводвигатель обычно дороже аналогичного шагового двигателя.

6. Какой двигатель лучше всего подходит для моего применения?

Управление двигателями сильно отличается при сравнении шагового двигателя с сервоприводом. Шаговый двигатель — это система с разомкнутым контуром, а сервопривод — система с замкнутым контуром. Проверьте свое приложение, чтобы определить, предоставляет ли один метод управления функции, отличающие его от другого.

При рассмотрении требований к применению необходимо учитывать несколько параметров, и приведенная ниже таблица является хорошей отправной точкой, помогающей разработчику выбрать более подходящую технологию.

когда следует выбирать шаговый двигатель  

Рассмотрите возможность использования шагового двигателя, если ваше приложение соответствует любому из этих требований.

    Высокий крутящий момент, низкая скорость

    Короткие, быстрые, повторяющиеся движения

    Желательно простое управление

Низкая скорость, высокая точность

Преимущества шага

Прочная конструкция

Высокая надежность означает отсутствие технического обслуживания

Настройка системы не требуется

Низкая стоимость системы

Когда выбрать решение

. Когда выбрать решение

. Когда выбрать решение.

Рассмотрите возможность использования сервопривода, если ваше приложение соответствует любому из этих требований.

    Требуется высокая скорость

   Динамические профили движения

Управление примененной силой

Преимущества сервопривода

Управление крутящим моментом

может выполнить комплексные команды движения

могут приспособиться к изменениям в нагрузке

Потребление мощности

Применение применение применение

4449

Приложение.

: оси наладки

Автоматическая регулировка роликов

Особенности: Производитель хочет автоматизировать настройку роликов.

Цель: сократить время переналадки и повысить воспроизводимость между различными производственными установками.

Требования к применению:

Интеграция в существующий контроль PLC

Время цикла менее 1 минуты

Сделайте микрорежирель по требованию

Положение монитора

. Необходимо удержать позицию в REST

Решение
Лучшая плавность шагового двигателя на низких скоростях и

Удерживающий крутящий момент в состоянии покоя делает шаговый двигатель
лучшим выбором.

Сервоприложение: Динамический контроль крутящего момента

Capper

Специфика: OEM -Builder of Pilling Lines нуждается в линии Linear and Rotary Actaute Actair Asector As Antembuilder для линий бутылки для линейки бутылки. операция укупорки.

Цель: точно установить колпачок и сообщить о любых отсутствующих или неправильно установленных колпачках.

Требования к применению:

Интегрируйте в существующий контроль PLC

Очень высокая пропускная способность

Cap On Torque Limit

Несколько продуктов

Раствор
положения двигателя и управления током.
Ограничение крутящего момента сервопривода дает системе
возможность точно накладывать колпачки на правильный колпачок
по крутящему моменту.

 

 

 

AMCI Integrated Motion Solutions

Двигатель + привод + контроллеры

Семейства интегрированных двигателей AMCI представляют собой комплексное решение, объединяющее двигатель, привод и контроллер в одном пакете, обеспечивающем максимально простую установку. .

Ключевая терминология

Замкнутый контур : Система, в которой выход измеряется и сравнивается с входом. Затем выход регулируется для достижения желаемого состояния. В системе движения датчик скорости или положения (или и того, и другого) используется для генерации корректирующих сигналов путем сравнения с требуемыми параметрами

Удерживающий крутящий момент : Максимальная внешняя сила или крутящий момент, которые могут быть приложены к остановленному двигателю, находящемуся под напряжением, без непрерывного вращения двигателя.

Микрошаг : Метод управления, который пропорционально распределяет ток в обмотке шагового двигателя для обеспечения промежуточных положений между полюсами.

Разомкнутый контур : Относится к системе движения, в которой не используются внешние датчики для подачи сигналов коррекции скорости или положения.

Номинальный крутящий момент : Способность двигателя создавать крутящий момент при заданной скорости. Это максимальный крутящий момент, который двигатель может передать под нагрузкой, и обычно он указывается с помощью кривой крутящий момент/скорость.