Постачальники енергозберігаючого гальмівного обладнання для сервоприводів нагадують, що сервоприводи використовуються для керування серводвигунами, які можуть бути кроковими двигунами або асинхронними двигунами змінного струму. Вони в основному використовуються для досягнення швидкого та точного позиціонування, і зазвичай використовуються в ситуаціях, коли потрібна висока точність для операцій пуску та зупинки.
Перетворювач частоти призначений для перетворення змінного струму в струм, придатний для регулювання швидкості двигуна, щоб керувати ним. Сьогодні деякі перетворювачі частоти також можуть здійснювати сервокерування, що означає, що вони можуть керувати серводвигунами, але сервоприводи та перетворювачі частоти все ще відрізняються! Яка різниця між сервоприводом та перетворювачем частоти? Будь ласка, ознайомтеся з розбивкою, наданою редактором.
Два визначення
Перетворювач частоти — це пристрій керування електричною енергією, який використовує функцію вмикання-вимикання силових напівпровідникових приладів для перетворення напруги живлення промислової частоти на напругу іншої частоти. Він може виконувати такі функції, як плавний пуск, регулювання швидкості зі змінною частотою, підвищення точності роботи та зміна коефіцієнтів потужності для асинхронних двигунів змінного струму.
Перетворювач частоти може керувати двигунами зі змінною частотою та звичайними двигунами змінного струму, головним чином виконуючи роль регулятора швидкості двигуна.
Перетворювач частоти зазвичай складається з чотирьох частин: випрямного блоку, конденсатора високої ємності, інвертора та контролера.
Сервосистема — це автоматична система керування, яка дозволяє вихідним керованим змінним, таким як положення, орієнтація та стан об'єкта, слідувати будь-яким змінам у вхідному цільовому (або заданому) значенні. Основним завданням є посилення, перетворення та регулювання потужності відповідно до вимог команди керування, що робить керування крутним моментом, швидкістю та положенням вихідного сигналу приводного пристрою дуже гнучким та зручним.
Сервосистема — це система керування зі зворотним зв'язком, яка використовується для точного відтворення процесу. Також відома як система слідування. У багатьох випадках сервосистема стосується саме системи керування зі зворотним зв'язком, де керованою змінною (вихідним сигналом системи) є механічне переміщення, швидкість переміщення або прискорення. Її функція полягає в тому, щоб забезпечити точне відстеження вихідного механічного переміщення (або кута повороту) вхідного переміщення (або кута повороту). Структурна композиція сервосистем принципово не відрізняється від інших форм систем керування зі зворотним зв'язком.
Сервосистеми можна розділити на електромеханічні сервосистеми, гідравлічні сервосистеми та пневматичні сервосистеми залежно від типу використовуваних приводних компонентів. Найпростіша сервосистема включає сервоприводи (двигуни, гідравлічні циліндри), компоненти зворотного зв'язку та сервоприводи. Якщо ви хочете, щоб сервосистема працювала безперебійно, вам також потрібен механізм вищого рівня, ПЛК, та спеціалізовані плати керування рухом, промислові керуючі комп'ютери + карти PCI, для надсилання інструкцій до сервоприводів.
Принцип роботи обох
Принцип регулювання швидкості перетворювача частоти головним чином обмежується чотирма факторами: швидкістю n асинхронного двигуна, частотою f асинхронного двигуна, коефіцієнтом ковзання двигуна s та кількістю полюсів p двигуна. Швидкість n пропорційна частоті f, і зміна частоти f може змінювати швидкість двигуна. Коли частота f змінюється в діапазоні 0-50 Гц, діапазон регулювання швидкості двигуна дуже широкий. Регулювання швидкості зі змінною частотою досягається шляхом зміни частоти джерела живлення двигуна для регулювання швидкості. Основним використовуваним методом є AC-DC-AC, який спочатку перетворює джерело змінного струму промислової частоти в джерело постійного струму через випрямляч, а потім перетворює джерело постійного струму в джерело змінного струму з керованою частотою та напругою для живлення двигуна. Схема перетворювача частоти зазвичай складається з чотирьох частин: випрямлення, проміжної ланки постійного струму, інвертора та керування. Випрямна частина - це трифазний мостовий некерований випрямляч, інверторна частина - це трифазний мостовий інвертор IGBT, а вихід - це форма сигналу ШІМ. Проміжна ланка постійного струму включає фільтрацію, накопичення енергії постійного струму та буферизацію реактивної потужності.
Принцип роботи сервосистеми просто базується на розімкнутому керуванні двигуном змінного/постійного струму, де сигнали швидкості та положення подаються назад до драйвера через обертові енкодери, обертові трансформатори тощо для замкнутого зворотного зв'язку PID-керування. Крім того, завдяки замкнутому контуру струму всередині драйвера, точність та часові характеристики відгуку вихідного сигналу двигуна після заданого значення значно покращуються завдяки цим трьом замкнутим регулюванням. Сервосистема є динамічною слідкувальною системою, і досягнутий стаціонарний баланс також є динамічним балансом.
Різниця між ними
Технологія серводвигунів змінного струму базується на технології перетворення частоти та застосовує її. Заснована на сервокеруванні двигунами постійного струму, вона імітує метод керування двигунами постійного струму за допомогою ШІМ-методу перетворення частоти. Іншими словами, серводвигуни змінного струму повинні мати процес перетворення частоти: перетворення частоти полягає у попередньому випрямленні змінного струму частотою 50 або 60 Гц у постійний струм, а потім його перетворенні на форму сигналу з регульованою частотою, подібну до синусоїдальної та косинусоїдальної імпульсної форми, за допомогою різних керованих затворних транзисторів (IGBT, IGCT тощо) шляхом регулювання несучої частоти та ШІМ. Завдяки регульованій частоті можна регулювати швидкість двигунів змінного струму (n=60f/p, швидкість n, частота f, пари полюсів p).
1. Різна перевантажувальна здатність
Сервоприводи зазвичай мають 3-кратну перевантажувальну здатність, яку можна використовувати для подолання моменту інерції інерційних навантажень у момент запуску, тоді як перетворювачі частоти зазвичай допускають 1,5-кратне перевантаження.
2. Точність контролю
Точність керування сервосистемами значно вища, ніж у перетворювачів частоти, а точність керування серводвигунами зазвичай забезпечується поворотним енкодером на задньому кінці вала двигуна. Деякі сервосистеми мають навіть точність керування 1:1000.
3. Різні сценарії застосування
Регулювання частоти та сервокерування – це дві категорії керування. Перше належить до галузі керування передачею, тоді як друге – до галузі керування рухом. Одне призначене для задоволення вимог загальнопромислового застосування з низькими показниками продуктивності, прагнучи низької вартості. Інше – для досягнення високої точності, високої продуктивності та високої швидкості відгуку.
4. Різна продуктивність прискорення та уповільнення
В умовах холостого ходу серводвигун може розігнатися зі стаціонарного стану до 2000 об/хв не більше ніж за 20 мс. Час розгону двигуна залежить від інерції вала двигуна та навантаження. Зазвичай, чим більша інерція, тим довший час розгону.
Ринкова конкуренція між сервоприводами та перетворювачами частоти
Через відмінності в продуктивності та функціональності між перетворювачами частоти та сервоприводами, їх застосування не дуже схоже, і основна конкуренція зосереджена на:
1. Конкуренція в технологічному контенті
У цій же галузі, якщо покупець має високі та складні технічні вимоги до обладнання, він обере сервосистеми. В іншому випадку буде обрано продукти з перетворювачами частоти. Високотехнологічне обладнання, таке як верстати з ЧПК та спеціалізоване електронне обладнання, обере сервопродукцію.
2. Цінова конкуренція
Більшість покупців стурбовані витратами та часто нехтують технологіями на користь дешевших інверторів. Як добре відомо, ціна сервосистем у кілька разів перевищує ціну на продукти з перетворювачами частоти.
Хоча застосування сервосистем ще не є поширеним, особливо вітчизняних сервосистем, вони рідко використовуються в ситуаціях, порівняно з іноземною сервопродукцією. Але з прискоренням індустріалізації люди поступово усвідомлюватимуть переваги сервосистем, і сервосистеми також будуть визнані покупцями. Так само вітчизняні сервотехнології не зупинятимуться в розвитку, чи то заради прибутку, чи то заради історичної місії відродження країни. Ми вважаємо, що все більше виробників інвестуватимуть у дослідження та розробки сервосистем. У цей час настане піковий період «сервоіндустрії» Китаю.