Dobavitelji servo varčne zavorne opreme vas opozarjajo, da se servo gonilniki uporabljajo za pogon servo motorjev, ki so lahko koračni motorji ali asinhroni motorji na izmenični tok. Uporabljajo se predvsem za doseganje hitrega in natančnega pozicioniranja ter se pogosto uporabljajo v situacijah, kjer je potrebna visoka natančnost za zagon in zaustavitev.
Frekvenčni pretvornik je zasnovan za pretvorbo izmeničnega toka v tok, primeren za regulacijo hitrosti motorja, da se ta poganja. Dandanes lahko nekateri frekvenčni pretvorniki dosežejo tudi servo krmiljenje, kar pomeni, da lahko poganjajo servo motorje, vendar se servo pogoni in frekvenčni pretvorniki še vedno razlikujejo! Kakšna je razlika med servo motorjem in frekvenčnim pretvornikom? Oglejte si razčlenitev, ki jo je zagotovil urednik.
Dve definiciji
Frekvenčni pretvornik je naprava za krmiljenje električne energije, ki uporablja funkcijo vklopa in izklopa močnostnih polprevodniških naprav za pretvorbo omrežne frekvence napajanja v drugo frekvenco. Z njim lahko dosežemo funkcije, kot so mehak zagon, regulacija hitrosti s spremenljivo frekvenco, izboljšanje natančnosti delovanja in spreminjanje faktorjev moči za asinhrone izmenične motorje.
Frekvenčni pretvornik lahko poganja motorje s spremenljivo frekvenco in navadne AC motorje, pri čemer služi predvsem kot regulator hitrosti motorja.
Frekvenčni pretvornik je običajno sestavljen iz štirih delov: usmerniške enote, visokokapacitetnega kondenzatorja, razsmernika in krmilnika.
Servo sistem je avtomatski krmilni sistem, ki omogoča, da izhodne krmiljene spremenljivke, kot so položaj, orientacija in stanje objekta, sledijo spremembam vhodnega cilja (ali dane vrednosti). Glavna naloga je ojačanje, preoblikovanje in regulacija moči v skladu z zahtevami krmilnega ukaza, zaradi česar je krmiljenje navora, hitrosti in položaja izhoda pogonske naprave zelo prilagodljivo in priročno.
Servo sistem je sistem za krmiljenje z povratno zanko, ki se uporablja za natančno sledenje ali reprodukcijo procesa. Znan je tudi kot sistem za sledenje. V mnogih primerih se servo sistem nanaša posebej na sistem za krmiljenje z povratno zanko, kjer je krmiljena spremenljivka (izhod sistema) mehanski premik, hitrost premika ali pospešek. Njegova funkcija je zagotoviti, da izhodni mehanski premik (ali kot vrtenja) natančno sledi vhodnemu premiku (ali kotu vrtenja). Strukturna sestava servo sistemov se bistveno ne razlikuje od drugih oblik sistemov za krmiljenje z povratno zanko.
Servo sisteme lahko glede na vrsto uporabljenih pogonskih komponent razdelimo na elektromehanske servo sisteme, hidravlične servo sisteme in pnevmatske servo sisteme. Najosnovnejši servo sistem vključuje servo aktuatorje (motorje, hidravlične cilindre), komponente za povratno zanko in servo gonilnike. Če želite, da servo sistem deluje gladko, potrebujete tudi mehanizem višje ravni, PLC, in specializirane kartice za krmiljenje gibanja, industrijske krmilne računalnike + kartice PCI, za pošiljanje navodil servo pogonom.
Načelo delovanja obeh
Načelo regulacije hitrosti frekvenčnega pretvornika je v glavnem omejeno s štirimi dejavniki: hitrostjo n asinhronega motorja, frekvenco f asinhronega motorja, hitrostjo zdrsa motorja s in številom polov p motorja. Hitrost n je sorazmerna s frekvenco f, spreminjanje frekvence f pa lahko spremeni hitrost motorja. Ko se frekvenca f spreminja v območju 0–50 Hz, je območje nastavitve hitrosti motorja zelo široko. Regulacija hitrosti s spremenljivo frekvenco se doseže s spreminjanjem frekvence napajanja motorja za prilagajanje hitrosti. Glavna uporabljena metoda je AC-DC-AC, ki najprej pretvori izmenično napajanje omrežne frekvence v enosmerno napajanje prek usmernika, nato pa enosmerno napajanje pretvori v izmenično napajanje z nadzorovano frekvenco in napetostjo za napajanje motorja. Vezje frekvenčnega pretvornika je običajno sestavljeno iz štirih delov: usmernika, vmesnega enosmernega toka, razsmernika in krmiljenja. Usmerniški del je trifazni mostični nenadzorovani usmernik, razsmerniški del pa je trifazni mostični razsmernik IGBT, izhod pa je PWM valovna oblika. Vmesna enosmerna povezava vključuje filtriranje, shranjevanje enosmerne energije in pufersko shranjevanje jalove moči.
Načelo delovanja servo sistema preprosto temelji na krmiljenju AC/DC motorja v odprti zanki, kjer se signali hitrosti in položaja dovajajo nazaj v gonilnik prek rotacijskih dajalnikov, rotacijskih transformatorjev itd. za PID krmiljenje z negativno povratno zanko v zaprti zanki. Poleg tega se zaradi zaprte zanke toka znotraj gonilnika s temi tremi nastavitvami v zaprti zanki močno izboljšajo natančnost in časovni odziv izhoda motorja, ki sledi nastavljeni vrednosti. Servo sistem je dinamični sledilni sistem, doseženo ravnovesje v ustaljenem stanju pa je tudi dinamično ravnovesje.
Razlika med obema
Tehnologija AC servo motorjev sama po sebi črpa iz tehnologije frekvenčne pretvorbe in jo uporablja. Na podlagi servo krmiljenja enosmernih motorjev posnema metodo krmiljenja enosmernih motorjev z metodo PWM frekvenčne pretvorbe. Z drugimi besedami, AC servo motorji morajo imeti postopek frekvenčne pretvorbe: frekvenčna pretvorba pomeni, da se izmenična frekvenca 50 ali 60 Hz najprej usmeri v enosmerno frekvenco, nato pa se ta pretvori v frekvenčno nastavljivo valovno obliko, podobno sinusnim in kosinusnim impulzom, prek različnih krmiljenih tranzistorjev vrat (IGBT, IGCT itd.) z nosilno frekvenco in PWM nastavitvijo. Zaradi nastavljive frekvence je mogoče prilagajati hitrost AC motorjev (n=60f/p, hitrost n, frekvenca f, p-polni pari).
1. Različne preobremenitvene zmogljivosti
Servo pogoni imajo običajno 3-kratno preobremenitveno zmogljivost, ki jo je mogoče uporabiti za premagovanje vztrajnostnega momenta vztrajnostnih bremen v trenutku zagona, medtem ko frekvenčni pretvorniki običajno dovoljujejo 1,5-kratno preobremenitev.
2. Natančnost nadzora
Natančnost krmiljenja servo sistemov je veliko višja kot pri frekvenčnih pretvornikih, natančnost krmiljenja servo motorjev pa običajno zagotavlja rotacijski dajalnik na zadnjem koncu gredi motorja. Nekateri servo sistemi imajo celo natančnost krmiljenja 1:1000.
3. Različni scenariji uporabe
Krmiljenje s spremenljivo frekvenco in servo krmiljenje sta dve kategoriji krmiljenja. Prvo spada na področje krmiljenja prenosa, drugo pa na področje krmiljenja gibanja. Eno je namenjeno izpolnjevanju zahtev splošnih industrijskih aplikacij z nizkimi kazalniki zmogljivosti in zasledovanju nizkih stroškov. Drugo pa je zasledovanje visoke natančnosti, visoke zmogljivosti in visokega odziva.
4. Različna zmogljivost pospeševanja in zaviranja
V stanju brez obremenitve lahko servo motor doseže 2000 vrt/min iz mirujočega stanja v največ 20 ms. Čas pospeševanja motorja je povezan z vztrajnostjo gredi motorja in obremenitvijo. Običajno velja, da večja kot je vztrajnost, daljši je čas pospeševanja.
Tržna konkurenca med servomotorji in frekvenčnimi pretvorniki
Zaradi razlik v zmogljivosti in funkcionalnosti med frekvenčnimi pretvorniki in servomotorji si njihove uporabe niso zelo podobne, glavna konkurenca pa je osredotočena na:
1. Konkurenca na področju tehnoloških vsebin
Na istem področju, če ima kupec visoke in kompleksne tehnične zahteve za stroje, bo izbral servo sisteme. V nasprotnem primeru bo izbral izdelke s frekvenčnimi pretvorniki. Visokotehnološki stroji, kot so CNC obdelovalni stroji in specializirana elektronska oprema, bodo izbrali servo izdelke.
2. Cenovna konkurenca
Večina kupcev je zaskrbljenih zaradi stroškov in pogosto spregledajo tehnologijo v korist cenejših pretvornikov. Kot je dobro znano, je cena servo sistemov nekajkrat višja od cene frekvenčnih pretvornikov.
Čeprav uporaba servo sistemov še ni razširjena, zlasti domačih servo sistemov, se v primerjavi s tujimi servo izdelki le redko uporabljajo. Toda s pospeševanjem industrializacije bodo ljudje postopoma spoznali prednosti servo sistemov in kupci jih bodo prepoznali. Podobno se domača servo tehnologija ne bo ustavila, bodisi zaradi donosnih dobičkov bodisi zaradi občutka zgodovinskega poslanstva za oživitev države. Verjamemo, da bo vedno več proizvajalcev vlagalo v raziskave in razvoj servo sistemov. Takrat bo to pomenilo vrhunec kitajske "servo industrije".