Dodavatelé energeticky úsporných brzdových zařízení pro serva připomínají, že servopohony se používají k pohonu servomotorů, kterými mohou být krokové motory nebo střídavé asynchronní motory. Používají se hlavně k dosažení rychlého a přesného polohování a běžně se používají v situacích, kdy je vyžadována vysoká přesnost pro operace start-stop.
Měnič kmitočtu je navržen tak, aby převáděl střídavý proud na proud vhodný pro regulaci otáček motoru za účelem jeho pohonu. V dnešní době mohou některé měniče kmitočtu dosáhnout i servořízení, což znamená, že mohou řídit servomotory, ale servopohony a měniče kmitočtu se stále liší! Jaký je rozdíl mezi servem a měničem kmitočtu? Podívejte se na rozbor poskytnutý editorem.
Dvě definice
Frekvenční měnič je zařízení pro řízení elektrické energie, které využívá funkci zapínání a vypínání výkonových polovodičových součástek k převodu síťového kmitočtu na jinou frekvenci. Může dosahovat funkcí, jako je pozvolný rozběh, regulace otáček s proměnnou frekvencí, zlepšení provozní přesnosti a změna účiníků pro asynchronní střídavé motory.
Frekvenční měnič může řídit motory s proměnnou frekvencí i běžné střídavé motory, přičemž slouží hlavně jako regulátor otáček motoru.
Měnič kmitočtu se obvykle skládá ze čtyř částí: usměrňovací jednotky, vysokokapacitního kondenzátoru, střídače a regulátoru.
Servosystém je automatický řídicí systém, který umožňuje, aby výstupní řízené proměnné, jako je poloha, orientace a stav objektu, sledovaly jakékoli změny vstupní cílové (nebo dané) hodnoty. Hlavním úkolem je zesilovat, transformovat a regulovat výkon podle požadavků řídicího povelu, čímž se řízení točivého momentu, rychlosti a polohy výstupu hnacího zařízení stává velmi flexibilním a pohodlným.
Servosystém je zpětnovazební řídicí systém používaný k přesnému sledování nebo reprodukci procesu. Také známý jako následný systém. V mnoha případech se servosystém konkrétně vztahuje na zpětnovazební řídicí systém, kde řízenou veličinou (výstupem systému) je mechanický posuv, rychlost posuvu nebo zrychlení. Jeho funkcí je zajistit, aby výstupní mechanický posuv (nebo úhel natočení) přesně sledoval vstupní posuv (nebo úhel natočení). Strukturální složení servosystémů se zásadně neliší od jiných forem zpětnovazebních řídicích systémů.
Servosystémy lze rozdělit na elektromechanické servosystémy, hydraulické servosystémy a pneumatické servosystémy podle typu použitých hnacích komponent. Nejzákladnější servosystém zahrnuje servopohony (motory, hydraulické válce), komponenty zpětné vazby a servopohony. Chcete-li, aby servosystém fungoval hladce, potřebujete také nadřazený mechanismus, PLC, a specializované karty pro řízení pohybu, průmyslové řídicí počítače + karty PCI, které odesílají instrukce do servopohonů.
Princip fungování obou
Princip regulace otáček frekvenčního měniče je omezen především čtyřmi faktory: otáčkami n asynchronního motoru, frekvencí f asynchronního motoru, skluzovou rychlostí motoru s a počtem pólů p motoru. Otáčky n jsou úměrné frekvenci f a změna frekvence f může změnit otáčky motoru. Pokud se frekvence f mění v rozsahu 0-50 Hz, rozsah regulace otáček motoru je velmi široký. Regulace otáček s proměnnou frekvencí se dosahuje změnou frekvence napájecího zdroje motoru za účelem úpravy otáček. Hlavní používanou metodou je AC-DC-AC, která nejprve převádí střídavý zdroj síťové frekvence na stejnosměrný zdroj napájení pomocí usměrňovače a poté převádí stejnosměrný zdroj napájení na střídavý zdroj napájení s řiditelnou frekvencí a napětím pro napájení motoru. Obvod frekvenčního měniče se obecně skládá ze čtyř částí: usměrnění, meziobvodu stejnosměrného proudu, střídače a řízení. Usměrňovací část je třífázový můstkový neřízený usměrňovač, střídačová část je třífázový můstkový střídač s IGBT tranzistory a výstup je PWM vlnový tvar. Mezilehlý stejnosměrný spoj zahrnuje filtrování, ukládání stejnosměrné energie a vyrovnávací paměť jalového výkonu.
Princip činnosti servosystému je jednoduše založen na řízení střídavého/stejnosměrného motoru v otevřené smyčce, kde jsou signály rychlosti a polohy přiváděny zpět do driveru prostřednictvím rotačních enkodérů, rotačních transformátorů atd. pro uzavřenou smyčku PID regulace s negativní zpětnou vazbou. Kromě toho se díky uzavřené proudové smyčce uvnitř driveru výrazně zlepšují přesnost a charakteristiky časové odezvy výstupu motoru v závislosti na nastavené hodnotě prostřednictvím těchto tří nastavení v uzavřené smyčce. Servosystém je dynamický sledovací systém a dosažené ustálené vyvážení je také dynamickým vyvážením.
Rozdíl mezi nimi
Technologie AC servomotorů sama o sobě vychází z technologie frekvenční konverze a využívá ji. Na základě servořízení stejnosměrných motorů napodobuje metodu řízení stejnosměrných motorů pomocí PWM metody frekvenční konverze. Jinými slovy, AC servomotory musí mít proces frekvenční konverze: frekvenční konverze spočívá v prvním usměrnění střídavého proudu o frekvenci 50 nebo 60 Hz na stejnosměrný proud a jeho následné invertaci do frekvenčně nastavitelného tvaru vlny podobného sinusovému a kosinusovému pulznímu proudu pomocí různých řiditelných hradlových tranzistorů (IGBT, IGCT atd.) pomocí nosné frekvence a PWM regulace. Díky nastavitelné frekvenci lze upravovat rychlost AC motorů (n=60f/p, rychlost n, frekvence f, počet p-párů).
1. Různé přetížitelné kapacity
Servopohony mají obecně 3násobnou přetížitelnost, kterou lze využít k překonání momentu setrvačnosti setrvačných zátěží v okamžiku spuštění, zatímco frekvenční měniče obecně umožňují 1,5násobné přetížení.
2. Přesnost řízení
Přesnost řízení servosystémů je mnohem vyšší než u frekvenčních měničů a přesnost řízení servomotorů je obvykle zajištěna rotačním enkodérem na zadním konci hřídele motoru. Některé servosystémy mají dokonce přesnost řízení 1:1000.
3. Různé scénáře použití
Řízení s proměnnou frekvencí a servořízení jsou dvě kategorie řízení. První patří do oblasti řízení převodovky, zatímco druhé do oblasti řízení pohybu. Jednou je splnění požadavků běžných průmyslových aplikací s nízkými ukazateli výkonu a snaha o nízké náklady. Druhou je snaha o vysokou přesnost, vysoký výkon a vysokou odezvu.
4. Různý výkon při zrychlení a zpomalení
V režimu bez zátěže dokáže servomotor dosáhnout otáček z klidového stavu na 2000 ot./min za maximálně 20 ms. Doba zrychlení motoru souvisí se setrvačností hřídele motoru a zátěží. Obvykle platí, že čím větší je setrvačnost, tím delší je doba zrychlení.
Tržní konkurence mezi servopohony a frekvenčními měniči
Vzhledem k rozdílům ve výkonu a funkčnosti mezi frekvenčními měniči a servopohony nejsou jejich aplikace příliš podobné a hlavní konkurence se zaměřuje na:
1. Konkurence v oblasti technologického obsahu
Ve stejné oblasti, pokud má kupující vysoké a komplexní technické požadavky na stroje, zvolí servosystémy. V opačném případě zvolí produkty s frekvenčními měniči. Vysoce technologicky vyspělé stroje, jako jsou CNC obráběcí stroje a specializovaná elektronická zařízení, zvolí servosystémy.
2. Cenová konkurence
Většina kupujících se obává nákladů a často přehlíží technologie ve prospěch levnějších měničů. Jak je dobře známo, cena servosystémů je několikanásobně vyšší než cena frekvenčních měničů.
Přestože použití servosystémů není dosud rozšířené, zejména u domácích servosystémů, v porovnání se zahraničními servo produkty se používají jen zřídka. S urychlením industrializace si však lidé postupně uvědomí výhody servosystémů a servosystémy si kupující také uvědomí. Podobně se ani domácí servosystémová technologie nezastaví vpřed, ať už na základě lukrativních zisků nebo smyslu pro historické poslání oživit zemi. Věříme, že stále více výrobců bude investovat do výzkumu a vývoje servosystémů. V té době to bude znamenat vrcholné období čínského „servoprůmyslu“.