Zatvorena petljakoračni motoripromijenili su omjer performansi i troškova u mnogim primjenama upravljanja gibanjem. Uspjeh VIC progresivnih motora zatvorene petlje također je otvorio mogućnost zamjene skupih servo motora jeftinijimkoračni motoriU sve većem broju visokokvalitetnih primjena industrijske automatizacije, tehnološki napredak mijenja omjer performansi i cijene između koračnih motora i servo motora.
Koračni motori u odnosu na servo motore
Prema općeprihvaćenom mišljenju, servo upravljački sustavi bolje funkcioniraju u primjenama gdje su potrebne brzine veće od 800 okretaja u minuti i visok dinamički odziv. Koračni motori prikladniji su za primjene s nižim brzinama, malim do srednjim ubrzanjem i visokim momentom držanja.
Dakle, što je osnova za ovo konvencionalno mišljenje o koračnim motorima i servo motorima? Analizirajmo to detaljnije u nastavku.
1. Jednostavnost i cijena
Koračni motori nisu samo jeftiniji od servo motora, već ih je i jednostavnije pustiti u pogon i održavati. Koračni motori su stabilni u mirovanju i drže svoj položaj (čak i pri dinamičkim opterećenjima). Međutim, ako su za određene primjene potrebne veće performanse, moraju se koristiti skuplji i složeniji servo motori.
2. Struktura
Koračni motorirotiraju se postupno, koristeći magnetske zavojnice za postupno povlačenje magneta s jednog položaja na drugi. Da bi se motor pomaknuo za 100 položaja u bilo kojem smjeru, krug zahtijeva 100 koračnih operacija na motoru. Koračni motori koriste impulse za postizanje inkrementalnih pokreta, omogućujući precizno pozicioniranje bez upotrebe ikakvih senzora povratne veze.
Način kretanja servo motora je drugačiji. On spaja senzor položaja - tj. enkoder - na magnetski rotor i kontinuirano detektira točan položaj motora. Servo prati razliku između stvarnog položaja motora i zadanog položaja te u skladu s tim prilagođava struju. Ovaj sustav zatvorene petlje održava motor u ispravnom stanju kretanja.
3. Brzina i okretni moment
Razlika u performansama između koračnih i servo motora proizlazi iz njihovih različitih rješenja u dizajnu motora.Koračni motoriimaju puno veći broj polova od servomotora, pa puni okret koračnog motora zahtijeva mnogo više izmjena struje namota, što rezultira brzim padom momenta pri povećanju brzina. Osim toga, ako se dosegne maksimalni moment, koračni motor može izgubiti svoju funkciju sinkronizacije brzine. Iz tih razloga, servo motori su poželjno rješenje u većini primjena s velikim brzinama. Nasuprot tome, veći broj polova koračnog motora je prednost pri nižim brzinama, kada koračni motor ima prednost momenta u odnosu na servo motor iste veličine.
Kako se brzina povećava, okretni moment koračnog motora se smanjuje
4. Pozicioniranje
Postoje važne razlike između koračnih motora i servo motora u primjenama gdje točan položaj stroja mora biti poznat u svakom trenutku. U primjenama gibanja u otvorenoj petlji kojima upravljaju koračni motori, upravljački sustav pretpostavlja da je motor uvijek u ispravnom stanju gibanja. Međutim, nakon što se pojavi problem, poput zastoja motora zbog zaglavljene komponente, kontroler ne može znati stvarni položaj stroja, što može dovesti do gubitka položaja. Sustav zatvorene petlje samog servo motora ima prednost: ako ga zaglavi neki predmet, odmah će ga detektirati. Stroj će prestati s radom i nikada neće biti izvan položaja.
5. Potrošnja topline i energije
Koračni motori s otvorenom petljom koriste fiksnu struju i ispuštaju puno topline. Upravljanje zatvorenom petljom osigurava samo struju potrebnu za petlju brzine i time izbjegava problem zagrijavanja motora.
Sažetak usporedbe
Servo upravljački sustavi najprikladniji su za primjene velike brzine koje uključuju dinamičke promjene opterećenja, poput robotskih ruku. S druge strane, koračni upravljački sustavi prikladniji su za primjene koje zahtijevaju nisko do srednje ubrzanje i visoki moment držanja, poput 3D pisača, transportera, pomoćnih osi itd. Budući da su koračni motori jeftiniji, mogu smanjiti troškove automatizacijskih sustava kada se koriste. Sustavi upravljanja gibanjem koji trebaju iskoristiti karakteristike servo motora morat će dokazati da ovi skuplji motori vrijede zlata.
Koračni motori sa zatvorenom petljom upravljanja
Koračni motor s integriranom elektroničkom kontrolom ekvivalentan je dvofaznom istosmjernom motoru bez četkica i može izvoditi kontrolu položaja u petlji, kontrolu brzine u petlji, DQ kontrolu i druge algoritme. Za komutaciju u zatvorenoj petlji koristi se apsolutni enkoder s jednim okretajem, čime se osigurava optimalni okretni moment pri bilo kojoj brzini.
Niska potrošnja energije i održavanje hladnoće
VIC koračni motori su vrlo energetski učinkoviti. Za razliku od koračnih motora s otvorenom petljom, koji uvijek rade s punom strujom i uzrokuju probleme s toplinom i bukom, struja se mijenja prema stvarnim uvjetima kretanja, na primjer tijekom ubrzanja i usporavanja. Slično servo motorima, struja koju ovi koračni motori troše u bilo kojem trenutku proporcionalna je stvarno potrebnom momentu. Budući da motor i integrirana elektronička upravljačka ploča rade hladnije, VIC koračni motori mogu postići veće vršne momente usporedive sa servo motorima.
Čak i pri velikim brzinama, VIC koračni motori zahtijevaju manje struje
Potaknuti napretkom tehnologije zatvorene petlje, koračni motori mogu prodrijeti u visokoučinkovite i brze aplikacije koje su prije pripadale isključivo servo motorima.
Koračni motori s tehnologijom zatvorene petlje
Što ako bi se prednosti servo tehnologije zatvorene petlje mogle primijeniti na koračne motore?
Možemo li postići usporedive performanse sa servo motorima, a istovremeno ostvariti cjenovne prednosti koračnih motora?
Kombiniranjem tehnologije upravljanja u zatvorenoj petlji, koračni motor postao bi sveobuhvatan proizvod s prednostima servo i koračnih motora po niskoj cijeni. Budući da koračni motori u zatvorenoj petlji nude značajna poboljšanja performansi i energetske učinkovitosti, mogu zamijeniti skuplje servo motore u sve većem broju visokostandardnih primjena.
Slijedi primjer VIC integriranog koračnog motora s ugrađenim upravljanjem u zatvorenoj petlji kako bi se objasnile performanse te prednosti i nedostaci koračnih motora s tehnologijom zatvorene petlje.
Precizno usklađeni zahtjevi za performanse
Kako bi se osigurao dovoljan okretni moment za prevladavanje poremećaja i izbjegavanje gubitka koraka, koračni motori s otvorenom petljom obično moraju osigurati da je okretni moment barem 40% veći od vrijednosti koju zahtijeva aplikacija. Koračni motori sa zatvorenom petljom nemaju ovaj problem. Kada se ovi koračni motori zaustave zbog preopterećenja, oni će nastaviti držati opterećenje bez gubitka okretnog momenta. Nastavit će raditi nakon što se stanje preopterećenja ukloni. Maksimalni okretni moment može se zajamčiti pri bilo kojoj zadanoj brzini, a senzor položaja osigurava da nema gubitka koraka. Koračni motori sa zatvorenom petljom stoga se mogu specificirati tako da točno odgovaraju zahtjevima okretnog momenta odgovarajuće aplikacije bez potrebe za dodatnom marginom od 40%.
S koračnim motorima s otvorenom petljom teško je zadovoljiti visoke trenutne zahtjeve za okretnim momentom zbog rizika od gubitka koraka. U usporedbi s konvencionalnim koračnim motorima, VIC koračni motori sa zatvorenom petljom mogu postići vrlo brzo ubrzanje, nisku radnu buku i nisku rezonancu. Mogu raditi na puno većim propusnim opsegima i postići izvrsne performanse.
Nema ormarića
Toda integrira upravljačku ploču pogona s motorom, smanjujući količinu ožičenja i pojednostavljujući implementacijsko rješenje. S Todom možete graditi strojeve bez ormara.
Integracija elektronike sa koračnim motorima smanjuje složenost
S tehnologijom zatvorene petlje, koračni motori sa zatvorenom petljom nude korisnicima izvrsnu točnost i učinkovitost, s performansama servo motora i niskom cijenom koračnog motora. Jeftiniji koračni motori postupno prodiru u primjene u kojima bi inače dominirali skupi servo motori.
Vrijeme objave: 10. travnja 2023.