Zaprta zankakoračni motorjiso spremenili razmerje med zmogljivostjo in stroški v številnih aplikacijah za krmiljenje gibanja. Uspeh progresivnih motorjev z zaprto zanko VIC je odprl tudi možnost zamenjave dragih servo motorjev s poceni.koračni motorjiV vse večjem številu visokokakovostnih aplikacij industrijske avtomatizacije tehnološki napredek spreminja razmerje med zmogljivostjo in stroški med koračnimi motorji in servo motorji.
Koračni motorji v primerjavi s servo motorji
Po ustaljenem prepričanju servo krmilni sistemi delujejo bolje v aplikacijah, kjer so potrebne hitrosti nad 800 vrt/min in visok dinamični odziv. Koračni motorji so primernejši za aplikacije z nižjimi hitrostmi, nizkim do srednjim pospeškom in visokim zadrževalnim navorom.
Kaj je torej osnova za to splošno prepričanje o koračnih motorjih in servo motorjih? Analizirajmo ga podrobneje spodaj.
1. Preprostost in stroški
Koračni motorji niso le cenejši od servo motorjev, temveč so tudi enostavnejši za zagon in vzdrževanje. Koračni motorji so stabilni v mirovanju in ohranjajo svoj položaj (tudi pri dinamičnih obremenitvah). Če pa je za določene aplikacije potrebna večja zmogljivost, je treba uporabiti dražje in kompleksnejše servo motorje.
2. Struktura
Koračni motorjivrtijo se stopenjsko, pri čemer magnetne tuljave postopoma premikajo magnet iz enega položaja v drugega. Za premaknitev motorja za 100 položajev v katero koli smer vezje zahteva 100 korakov. Koračni motorji uporabljajo impulze za doseganje postopnih premikov, kar omogoča natančno pozicioniranje brez uporabe senzorjev povratne zanke.
Način gibanja servo motorja je drugačen. Na magnetni rotor je priključen senzor položaja – tj. dajalnik – in neprekinjeno zaznava natančen položaj motorja. Servo motor spremlja razliko med dejanskim položajem motorja in zahtevanim položajem ter ustrezno prilagaja tok. Ta sistem z zaprto zanko ohranja motor v pravilnem stanju gibanja.
3. Hitrost in navor
Razlika v zmogljivosti med koračnimi in servo motorji izhaja iz njihovih različnih rešitev pri zasnovi motorjev.Koračni motorjiimajo veliko večje število polov kot servomotorji, zato celoten obrat koračnega motorja zahteva veliko več izmenjav toka navitja, kar povzroči hiter padec navora pri naraščajočih hitrostih. Poleg tega lahko koračni motor, če je dosežen največji navor, izgubi svojo funkcijo sinhronizacije hitrosti. Zaradi teh razlogov so servo motorji prednostna rešitev v večini visokohitrostnih aplikacij. Nasprotno pa je večje število polov koračnega motorja prednost pri nižjih hitrostih, ko ima koračni motor prednost glede navora pred servo motorjem enake velikosti.
Z naraščanjem hitrosti se navor koračnega motorja zmanjšuje
4. Pozicioniranje
Med koračnimi motorji in servo motorji obstajajo pomembne razlike v aplikacijah, kjer je treba ves čas poznati natančen položaj stroja. V aplikacijah z odprto zanko, ki jih krmilijo koračni motorji, krmilni sistem predpostavlja, da je motor vedno v pravilnem stanju gibanja. Vendar pa krmilnik po naletu na težavo, kot je zastoj motorja zaradi zagozdene komponente, ne more poznati dejanskega položaja stroja, kar lahko povzroči izgubo položaja. Sistem zaprte zanke servo motorja ima prednost: če ga zagozdi predmet, ga bo takoj zaznal. Stroj bo prenehal delovati in nikoli ne bo izven položaja.
5. Poraba toplote in energije
Koračni motorji z odprto zanko uporabljajo fiksni tok in oddajajo veliko toplote. Krmiljenje z zaprto zanko zagotavlja le tok, potreben za hitrostno zanko, in se s tem izognemo težavam s segrevanjem motorja.
Povzetek primerjave
Servo krmilni sistemi so najbolj primerni za visokohitrostne aplikacije, ki vključujejo dinamične spremembe obremenitve, kot so robotske roke. Koračni krmilni sistemi pa so primernejši za aplikacije, ki zahtevajo nizek do srednji pospešek in visok zadrževalni navor, kot so 3D-tiskalniki, tekoči trakovi, podosi itd. Ker so koračni motorji cenejši, lahko pri uporabi zmanjšajo stroške sistemov za avtomatizacijo. Sistemi za krmiljenje gibanja, ki morajo izkoristiti značilnosti servo motorjev, bodo morali dokazati, da so ti dražji motorji vredni zlata.
Koračni motorji z zaprtozančnim krmiljenjem
Koračni motor z integriranim elektronskim krmiljenjem je ekvivalent dvofaznega brezkrtačnega enosmernega motorja in lahko izvaja krmiljenje položajne zanke, krmiljenje hitrostne zanke, krmiljenje DQ in druge algoritme. Za komutacijo v zaprti zanki se uporablja absolutni dajalnik z enim obratom, ki zagotavlja optimalen navor pri kateri koli hitrosti.
Nizka poraba energije in ohranjanje hladnosti
Koračni motorji VIC so zelo energetsko učinkoviti. Za razliko od koračnih motorjev z odprto zanko, ki vedno delujejo s polnim tokom in povzročajo težave s segrevanjem in hrupom, se tok spreminja glede na dejanske pogoje gibanja, na primer med pospeševanjem in zaviranjem. Podobno kot pri servomotorjih je tok, ki ga ti koračni motorji porabijo v danem trenutku, sorazmeren z dejanskim potrebnim navorom. Ker se motor in integrirana elektronska krmilna plošča hladita, lahko koračni motorji VIC dosežejo višje končne navore, primerljive s servo motorji.
Tudi pri visokih hitrostih koračni motorji VIC potrebujejo manj toka
Zaradi napredka v tehnologiji zaprte zanke so koračni motorji sposobni prodreti v visokozmogljive in hitre aplikacije, ki so bile prej izključno namenjene servo motorjem.
Koračni motorji s tehnologijo zaprte zanke
Kaj če bi se prednosti servo tehnologije z zaprto zanko lahko uporabile pri koračnih motorjih?
Ali lahko dosežemo primerljivo zmogljivost s servo motorji, hkrati pa še vedno uresničimo stroškovne prednosti koračnih motorjev?
Z združitvijo tehnologije krmiljenja z zaprto zanko bi koračni motor postal celovit izdelek s prednostmi servo in koračnih motorjev po nizki ceni. Ker koračni motorji z zaprto zanko ponujajo znatne izboljšave v zmogljivosti in energetski učinkovitosti, lahko nadomestijo dražje servo motorje v vse večjem številu visokokakovostnih aplikacij.
Sledi primer integriranega koračnega motorja VIC z vgrajenim krmiljenjem v zaprti zanki, ki pojasnjuje delovanje ter prednosti in slabosti koračnih motorjev s tehnologijo zaprte zanke.
Natančno usklajene zahteve glede zmogljivosti
Da bi zagotovili zadosten navor za premagovanje motenj in preprečevanje izgube korakov, morajo koračni motorji z odprto zanko običajno zagotoviti, da je navor vsaj 40 % višji od vrednosti, ki jo zahteva aplikacija. Koračni motorji z zaprto zanko Toda te težave nimajo. Ko se ti koračni motorji zaradi preobremenitve ustavijo, bodo še naprej zadrževali obremenitev brez izgube navora. Nadaljovali bodo z delovanjem tudi po odpravi preobremenitve. Največji navor je mogoče zagotoviti pri kateri koli dani hitrosti, senzor položaja pa zagotavlja, da ni izgube koraka. Koračne motorje z zaprto zanko je zato mogoče natančno določiti tako, da se natančno ujemajo z zahtevami glede navora ustrezne aplikacije, brez potrebe po dodatnih 40 % marginah.
Pri koračnih motorjih z odprto zanko je zaradi nevarnosti izgube korakov težko doseči visoke trenutne zahteve glede navora. V primerjavi s konvencionalnimi koračnimi motorji lahko koračni motorji z zaprto zanko VIC dosežejo zelo hitro pospeševanje, nizek obratovalni hrup in nizko resonanco. Lahko delujejo pri veliko večjih pasovnih širinah in dosegajo odlične zmogljivosti.
Brez omare
Toda integrira krmilno ploščo pogona z motorjem, kar zmanjša količino ožičenja in poenostavi implementacijo. S todo lahko sestavite stroje brez ohišij.
Integracija elektronike s koračnimi motorji zmanjšuje kompleksnost
Z zaprtozančno tehnologijo koračni motorji z zaprto zanko uporabnikom ponujajo odlično natančnost in učinkovitost, z zmogljivostjo servo motorja in nizkimi stroški koračnega motorja. Cenejši koračni motorji postopoma prodirajo v aplikacije, kjer bi sicer prevladovali dragi servo motorji.
Čas objave: 10. april 2023