Серводвигатели используются в качестве исполнительных механизмов в системе управления Станки с ЧПУ для преобразования полученных электрических сигналов в угловое смещение или угловую скорость на выходе вала двигателя. Ротор внутри серводвигателя представляет собой постоянный магнит. 3-фазное электричество U/V/W, управляемое драйвером, образует электромагнитное поле. Ротор вращается под действием этого магнитного поля. В то же время энкодер двигателя возвращает сигнал драйверу, а драйвер сравнивает цель со значением обратной связи. Значения сравниваются, и угол поворота ротора регулируется.
Точность серводвигателя определяется точностью энкодера, то есть сам серводвигатель имеет функцию отправки импульсов. Он будет отправлять соответствующее количество импульсов каждый раз, когда он поворачивается на один угол, так что импульсы сервопривода и энкодера серводвигателя формируют ответ. Таким образом, это управление с замкнутым контуром.
Шаговый двигатель — это шаговый двигатель с разомкнутым контуром управления, который преобразует электрические импульсные сигналы в угловое смещение или линейное смещение. В случае отсутствия перегрузки скорость двигателя и положение остановки зависят только от частоты импульсного сигнала и количества импульсов и не зависят от изменений нагрузки.
Когда шаговый драйвер получает импульсный сигнал, он заставляет шаговый двигатель вращаться на фиксированный угол в заданном направлении, который называется «шаговым углом». Шаг может управлять угловым смещением, управляя количеством импульсов, чтобы достичь цели точного позиционирования. Он также может управлять скоростью и ускорением вращения двигателя, управляя частотой импульсов драйвера, чтобы достичь цели высокой скорости. Поэтому шаговый двигатель является управлением с разомкнутым контуром.
Разница между шаговыми двигателями и серводвигателями
Контроллер
Контроллер шагового двигателя — это электронное изделие, которое может посылать равномерные импульсные сигналы. После того, как сигнал, посылаемый им, поступает в драйвер шагового двигателя, он преобразуется драйвером в сильный токовый сигнал, необходимый шаговому двигателю для приведения шагового двигателя в действие. Контроллер шагового двигателя может точно управлять шаговым двигателем для вращения на любой угол. Драйвер получает импульсный сигнал. Каждый раз, когда он получает импульс, драйвер подает двигателю импульс для поворота двигателя на фиксированный угол. Благодаря этой особенности шаговые двигатели сегодня широко используются в различных отраслях промышленности.
Контроллер серводвигателя — это контроллер, используемый для управления серводвигателем. Его функция аналогична функции преобразователя частоты, действующего на обычный двигатель переменного тока. Он является частью сервосистемы и в основном используется в высокоточных системах позиционирования. Как правило, серводвигатель управляется тремя способами: положением, скоростью и крутящим моментом для достижения высокоточного позиционирования системы передачи. В настоящее время это высокотехнологичный продукт технологии передачи.
Точность управления
Чем больше фаз и тактов шагового двигателя, тем выше его точность. Серводвигатель основан на встроенном энкодере. Чем больше шкала энкодера, тем выше точность.
Методы контроля
Один из них — управление по разомкнутому контуру, а другой — управление по замкнутому контуру.
Низкочастотные характеристики
Шаговые двигатели склонны к низкочастотной вибрации на низких скоростях. Обычно для преодоления низкочастотной вибрации используется технология демпфирования или разделения, в то время как серводвигатели не будут вибрировать на низких скоростях. Сервосистема переменного тока имеет функцию подавления резонанса, которая может компенсировать недостаток жесткости станка с ЧПУ, а система имеет функцию частотного анализа (БПФ) внутри системы, которая может обнаружить точку резонанса станка с ЧПУ для облегчения настройки системы.
Характеристики частоты крутящего момента
Выходной крутящий момент шагового двигателя уменьшается с увеличением скорости, а серводвигатель переменного тока имеет постоянный выходной крутящий момент.
Перегрузочная способность
Шаговые двигатели не имеют перегрузочной способности, в то время как двигатели переменного тока имеют более высокую перегрузочную способность.
Операционная деятельность
Шаговый двигатель использует управление с разомкнутым контуром. Если начальная частота слишком высока или нагрузка слишком велика, легко потерять шаги или заглохнуть. Когда скорость слишком высока, легко перелететь. Сервосистема имеет управление с замкнутым контуром. Привод может напрямую замерять сигнал обратной связи энкодера двигателя. Контур положения и контур скорости сформированы внутри. Как правило, не будет потери шага или перелета шагового двигателя, и производительность управления будет более надежной.
Скорость реакции производительность
Шаговому двигателю требуются сотни миллисекунд, чтобы разогнаться от состояния покоя до рабочей скорости, в то время как сервосистема переменного тока имеет лучшие характеристики ускорения, обычно всего несколько миллисекунд, и может использоваться в ситуациях управления, требующих быстрого запуска и остановки.
Сервосистема переменного тока превосходит шаговый двигатель по многим показателям производительности. Однако шаговые двигатели часто используются в качестве исполнительных двигателей в некоторых менее требовательных случаях. Поэтому в процессе проектирования системы управления следует всесторонне рассмотреть различные факторы, такие как требования к управлению и стоимость, и выбрать подходящий двигатель управления.
