Затворена петљакорачни моторипроменили су однос перформанси и трошкова у многим апликацијама за управљање кретањем. Успех VIC прогресивних мотора са затвореном петљом такође је отворио могућност замене скупих серво мотора јефтинијимкорачни моториУ све већем броју висококвалитетних апликација индустријске аутоматизације, технолошки напредак мења однос перформанси и цене између корачних мотора и серво мотора.
Корачни мотори наспрам серво мотора
Према општеприхваћеном мишљењу, серво управљачки системи боље функционишу у апликацијама где су потребне брзине веће од 800 обртаја у минути и висок динамички одзив. Корачни мотори су погоднији за апликације са нижим брзинама, малим до средњим убрзањем и високим обртним моментом.
Дакле, шта је основа за ову конвенционалну мудрост о корачним моторима и серво моторима? Хајде да је детаљније анализирамо у наставку.
1. Једноставност и трошкови
Корачни мотори нису само јефтинији од серво мотора, већ их је и једноставније пустити у рад и одржавати. Корачни мотори су стабилни у стању мировања и држе свој положај (чак и при динамичким оптерећењима). Међутим, ако су за одређене примене потребне веће перформансе, морају се користити скупљи и сложенији серво мотори.
2. Структура
Степер моториротирају се степенасто, користећи магнетне калемове да постепено померају магнет из једне позиције у другу. Да би се мотор померио за 100 позиција у било ком смеру, коло захтева 100 корачних операција на мотору. Корачни мотори користе импулсе за постизање инкременталних покрета, омогућавајући прецизно позиционирање без употребе било каквих сензора повратне спреге.
Метод кретања серво мотора је другачији. Он повезује сензор положаја - тј. енкодер - са магнетним ротором и континуирано детектује тачан положај мотора. Серво прати разлику између стварног положаја мотора и командованог положаја и подешава струју у складу са тим. Овај систем затворене петље одржава мотор у исправном стању кретања.
3. Брзина и обртни момент
Разлика у перформансама између степер и серво мотора произилази из њихових различитих решења у дизајну мотора.Степер моториимају много већи број полова од сервомотора, тако да пуна обртај корачног мотора захтева много више измена струје намотаја, што резултира брзим падом обртног момента при повећању брзина. Поред тога, ако се достигне максимални обртни момент, корачни мотор може изгубити функцију синхронизације брзине. Из ових разлога, серво мотори су пожељно решење у већини апликација са великим брзинама. Насупрот томе, већи број полова корачног мотора је повољан при нижим брзинама, када корачни мотор има предност у обртном моменту у односу на серво мотор исте величине.
Како се брзина повећава, обртни момент корачног мотора се смањује
4. Позиционирање
Постоје важне разлике између степер мотора и серво мотора у апликацијама где тачан положај машине мора бити познат у сваком тренутку. У апликацијама кретања отворене петље које контролишу степер мотори, систем управљања претпоставља да је мотор увек у исправном стању кретања. Међутим, након што се појави проблем, као што је застој мотора због заглављене компоненте, контролер није у стању да зна стварни положај машине, што може довести до губитка положаја. Систем затворене петље самог серво мотора има предност: ако га неки предмет заглави, одмах ће га детектовати. Машина ће престати са радом и никада неће бити ван положаја.
5. Потрошња топлоте и енергије
Корачни мотори са отвореном петљом користе фиксну струју и емитују доста топлоте. Контрола са затвореном петљом обезбеђује само струју потребну за петљу брзине и тиме избегава проблем прегревања мотора.
Резиме поређења
Серво управљачки системи су најпогоднији за примене велике брзине које укључују динамичке промене оптерећења, као што су роботске руке. Степер управљачки системи, с друге стране, су погоднији за примене које захтевају мало до средње убрзање и велики обртни момент, као што су 3Д штампачи, транспортери, помоћне осе итд. Пошто су степер мотори јефтинији, могу смањити трошкове система за аутоматизацију када се користе. Системи за управљање кретањем који треба да искористе карактеристике серво мотора мораће да докажу да ови скупљи мотори вреде злата.
Корачни мотори са контролом у затвореној петљи
Корачни мотор са интегрисаном електронском контролом је еквивалент двофазном безчеткичном једносмерном мотору и може да обавља контролу позиционе петље, контролу брзинске петље, DQ контролу и друге алгоритме. За комутацију затворене петље користи се апсолутни енкодер са једним обртним моментом, чиме се обезбеђује оптималан обртни момент при било којој брзини.
Мала потрошња енергије и одржавање хладноће
VIC степер мотори су веома енергетски ефикасни. За разлику од степер мотора отворене петље, који увек раде са пуном струјом и изазивају проблеме са загревањем и буком, струја се мења у складу са стварним условима кретања, на пример током убрзања и успоравања. Слично серво моторима, струја коју ови степер мотори троше у било ком тренутку је пропорционална стварном потребном обртном моменту. Пошто мотор и интегрисана електронска контролна плоча раде хладније, VIC степер мотори могу постићи веће вршне обртне моменте упоредиве са серво моторима.
Чак и при великим брзинама, VIC степер мотори захтевају мање струје
Вођени напретком у технологији затворене петље, степер мотори су у стању да продру у високоперформансне, брзе апликације које су раније припадале искључиво серво моторима.
Корачни мотори са технологијом затворене петље
Шта ако би се предности серво технологије затворене петље могле применити на корачне моторе?
Можемо ли постићи упоредиве перформансе са серво моторима, а да и даље остваримо предности у трошковима корачних мотора?
Комбиновањем технологије управљања затворене петље, степер мотор би постао свеобухватан производ са предностима и серво и степер мотора по ниској цени. Пошто степер мотори затворене петље нуде значајна побољшања у перформансама и енергетској ефикасности, они могу заменити скупље серво моторе у све већем броју висококвалитетних апликација.
Следи пример VIC интегрисаног степер мотора са уграђеном контролом затворене петље како би се објасниле перформансе и предности и мане степер мотора са технологијом затворене петље.
Прецизно усклађени захтеви за перформансе
Да би се осигурао довољан обртни момент за превазилажење поремећаја и избегавање губитка корака, корачни мотори са отвореном петљом обично морају да обезбеде да је обртни момент најмање 40% већи од вредности коју захтева апликација. Корачни мотори са затвореном петљом данас немају овај проблем. Када се ови корачни мотори зауставе због преоптерећења, они ће наставити да држе оптерећење без губитка обртног момента. Они ће наставити да раде након што се стање преоптерећења уклони. Максимални обртни момент може бити гарантован при било којој датој брзини, а сензор положаја осигурава да нема губитка корака. Корачни мотори са затвореном петљом се стога могу специфицирати тако да тачно одговарају захтевима обртног момента релевантне апликације без потребе за додатних 40% маргине.
Са корачним моторима отворене петље, тешко је испунити захтеве за високим тренутним обртним моментом због ризика од губитка корака. У поређењу са конвенционалним корачним моторима, VIC корачни мотори затворене петље могу постићи веома брзо убрзање, ниску радну буку и ниску резонанцију. Могу да раде на много већим пропусним опсезима и постижу одличне перформансе.
Без ормарића
Тода интегрише контролну плочу погона са мотором, смањујући количину ожичења и поједностављујући решење за имплементацију. Са Тодом можете да правите машине без ормарића.
Интеграција електронике са корачним моторима смањује сложеност
Са технологијом затворене петље, степер мотори са затвореном петљом нуде корисницима одличну тачност и ефикасност, са перформансама серво мотора и ниском ценом степер мотора. Јефтинији степер мотори постепено продиру у примене у којима би иначе доминирали скупи серво мотори.
Време објаве: 10. април 2023.