Zatvorena petljakoračni motoripromijenili su odnos performansi i cijene u mnogim primjenama upravljanja kretanjem. Uspjeh VIC progresivnih motora sa zatvorenom petljom također je otvorio mogućnost zamjene skupih servo motora jeftinijimkoračni motoriU sve većem broju visokokvalitetnih aplikacija industrijske automatizacije, tehnološki napredak mijenja odnos performansi i cijene između koračnih motora i servo motora.
Koračni motori u odnosu na servo motore
Prema općeprihvaćenom mišljenju, servo upravljački sistemi bolje rade u primjenama gdje su potrebne brzine veće od 800 o/min i visok dinamički odziv. Koračni motori su pogodniji za primjene s nižim brzinama, malim do srednjim ubrzanjem i visokim momentom zadržavanja.
Dakle, koja 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 rad i održavati. Koračni motori su stabilni u stanju mirovanja 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 stepenasto, koristeći magnetne zavojnice za postepeno povlačenje magneta iz jedne pozicije u drugu. Da bi se motor pomjerio za 100 pozicija u bilo kojem smjeru, kolo zahtijeva 100 koračnih operacija na motoru. Koračni motori koriste impulse za postizanje inkrementalnih pokreta, omogućavajući precizno pozicioniranje bez upotrebe bilo kakvih senzora povratne sprege.
Način kretanja servo motora je drugačiji. On povezuje senzor položaja - tj. enkoder - sa magnetnim rotorom i kontinuirano detektuje tačan položaj motora. Servo prati razliku između stvarnog položaja motora i zadanog položaja i shodno tome podešava struju. Ovaj sistem zatvorene petlje održava motor u ispravnom stanju kretanja.
3. Brzina i obrtni moment
Razlika u performansama između koračnih i servo motora proizlazi iz njihovih različitih rješenja u dizajnu motora.Koračni motoriimaju mnogo veći broj polova od servo motora, tako da puni okret koračnog motora zahtijeva mnogo više izmjena struje namotaja, što rezultira brzim padom obrtnog momenta pri povećanju brzina. Osim toga, ako se dostigne maksimalni obrtni moment, koračni motor može izgubiti svoju funkciju sinhronizacije brzine. Iz tih razloga, servo motori su poželjno rješenje u većini primjena velikih brzina. Nasuprot tome, veći broj polova koračnog motora je prednost pri nižim brzinama, kada koračni motor ima prednost u obrtnom momentu u odnosu na servo motor iste veličine.
Kako se brzina povećava, obrtni moment koračnog motora se smanjuje
4. Pozicioniranje
Postoje važne razlike između koračnih motora i servo motora u primjenama gdje tačan položaj mašine mora biti poznat u svakom trenutku. U primjenama kretanja u otvorenoj petlji kojima upravljaju koračni motori, kontrolni sistem pretpostavlja da je motor uvijek u ispravnom stanju kretanja. Međutim, nakon što se pojavi problem, kao što je zastoj motora zbog zaglavljene komponente, kontroler ne može znati stvarni položaj mašine, što može dovesti do gubitka položaja. Sistem zatvorene petlje samog servo motora ima prednost: ako ga neki predmet zaglavi, odmah će ga detektovati. Mašina će prestati s radom i nikada neće biti van položaja.
5. Potrošnja toplote i energije
Koračni motori s otvorenom petljom koriste fiksnu struju i ispuštaju mnogo topline. Upravljanje zatvorenom petljom osigurava samo struju potrebnu za petlju brzine i stoga izbjegava problem zagrijavanja motora.
Sažetak poređenja
Servo upravljački sistemi su najprikladniji za primjene velike brzine koje uključuju dinamičke promjene opterećenja, kao što su robotske ruke. S druge strane, koračni upravljački sistemi su prikladniji za primjene koje zahtijevaju malo do srednje ubrzanje i veliki obrtni moment, kao što su 3D štampači, transporteri, pomoćne ose itd. Budući da su koračni motori jeftiniji, mogu smanjiti troškove sistema automatizacije kada se koriste. Sistemi za upravljanje kretanjem koji trebaju iskoristiti karakteristike servo motora morat će dokazati da ovi skuplji motori vrijede zlata.
Koračni motori sa zatvorenom petljom upravljanja
Koračni motor sa integrisanom elektronskom kontrolom je ekvivalent dvofaznom DC motoru bez četkica i može obavljati kontrolu pozicijske petlje, kontrolu brzine, DQ kontrolu i druge algoritme. Za komutaciju u zatvorenoj petlji koristi se apsolutni enkoder sa jednim okretajem, čime se osigurava optimalni obrtni moment pri bilo kojoj brzini.
Niska potrošnja energije i održavanje hladnoće
VIC koračni motori su veoma energetski efikasni. Za razliku od koračnih motora otvorene petlje, koji uvijek rade na punoj struji i uzrokuju probleme sa zagrijavanjem i bukom, struja se mijenja u skladu sa stvarnim uslovima kretanja, na primjer tokom ubrzanja i usporavanja. Slično servo motorima, struja koju ovi koračni motori troše u bilo kojem trenutku proporcionalna je stvarno potrebnom obrtnom momentu. Budući da se motor i integrisana elektronska kontrolna ploča hlade, VIC koračni motori mogu postići veće vršne obrtne momente uporedive sa servo motorima.
Čak i pri velikim brzinama, VIC koračni motori zahtijevaju manje struje
Zahvaljujući napretku u tehnologiji zatvorene petlje, koračni motori su u stanju da prodru u visokoperformansne i brze aplikacije koje su ranije pripadale isključivo servo motorima.
Koračni motori sa tehnologijom zatvorene petlje
Šta ako bi se prednosti servo tehnologije zatvorene petlje mogle primijeniti na koračne motore?
Možemo li postići performanse uporedive sa servo motorima, a istovremeno ostvariti prednosti troškova koje nude koračni motori?
Kombinacijom tehnologije upravljanja zatvorenom petljom, koračni motor bi postao sveobuhvatan proizvod s prednostima i servo i koračnih motora po niskoj cijeni. Budući da koračni motori zatvorene petlje nude značajna poboljšanja u performansama i energetskoj efikasnosti, mogu zamijeniti skuplje servo motore u sve većem broju visokokvalitetnih aplikacija.
Slijedeći primjer je VIC integrirani koračni motor s ugrađenom kontrolom zatvorene petlje 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 obrtni moment za prevazilaženje poremećaja i izbjegavanje gubitka koraka, koračni motori sa otvorenom petljom obično moraju osigurati da je obrtni moment najmanje 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 obrtnog momenta. Nastavit će raditi nakon što se stanje preopterećenja ukloni. Maksimalni obrtni moment može se garantovati pri bilo kojoj datoj brzini, a senzor položaja osigurava da nema gubitka koraka. Koračni motori sa zatvorenom petljom stoga se mogu specificirati tako da tačno odgovaraju zahtjevima obrtnog momenta relevantne aplikacije bez potrebe za dodatnom marginom od 40%.
Sa koračnim motorima otvorene petlje, teško je ispuniti zahtjeve za visokim trenutnim obrtnim momentom zbog rizika od gubitka koraka. U poređenju sa konvencionalnim koračnim motorima, VIC koračni motori zatvorene petlje mogu postići vrlo brzo ubrzanje, nisku radnu buku i nisku rezonancu. Mogu raditi na mnogo većim propusnim opsegima i postići odlične performanse.
Nema ormarića
Toda integriše kontrolnu ploču pogona sa motorom, smanjujući količinu ožičenja i pojednostavljujući implementaciju. Sa Todom možete graditi mašine bez ormara.
Integracija elektronike sa koračnim motorima smanjuje složenost
Sa tehnologijom zatvorene petlje, koračni motori sa zatvorenom petljom nude korisnicima odličnu tačnost i efikasnost, sa performansama servo motora i niskom cijenom koračnog motora. Jeftiniji koračni motori postepeno prodiru u primjene kojima bi inače dominirali skupi servo motori.
Vrijeme objave: 10. april 2023.