Выбор между шаговым и серводвигателем
В современном станочном оборудовании в приводах шпинделя и подач могут использоваться шаговые и серводвигатели. Разработчики станков зачастую стоят перед выбором оптимального решения с точки зрения цены, надежности, технических характеристик той или иной приводной системы. В данной статье кратко изложены критерии, по которым можно сделать правильный выбор между гибридным шаговым двигателем и бесщеточным сервоприводом переменного тока.
Шаговый двигатель |
Сервосистема |
| Надежность и обслуживание | |
|---|---|
| Шаговые двигатели не имеют щеточно-коллекторного узла и практически не требуют обслуживания, могут работать в широком диапазоне температур. Единственным узлом подверженным износу являются подшипники. Принудительная остановка шагового двигателя при столкновении с препядствием не вызывает у него никаких повреждений | Аналогично шаговым двигателям серводвигатели переменного тока являются бесконтактными, высоконадежными и не требующими обслуживания электромеханическими преобразователями. При столкновениии серводвигателя с препядствием, если защита сервопривода настроена неправильно, двигатель может выйти из строя. |
| Угловое разрешение и точность позиционирования | |
| Типичный шаговый двигатель на одном обороте вала имеет 200 полных шагов, 400 половинных и до 25000 микрошагов. Здесь важно отметить, что шаговый двигатель в большинстве случаев работает в разомкнутом контуре и, имея и так невысокое разрешение, может ещё и пропускать шаги при повышенной нагрузке. При использовании микрошагов для позиционирования точность будет тоже недостаточно выcокой, т.к. они используются в основном для плавности хода. | Серводвигатели имеют очень высокую динамическую и статическую точность позиционирования. Они всегда работают в замкнутом контуре, что полностью исключает потерю шагов. Угловое разрешение зависит от типа встроенного энкодера и может достигать 1 млн. импульсов на оборот (в сервоприводе Delta ASDA-A2). Типовая точность поддержания скорости: +\-0.01% на ном. скорости при изменении нагрузки на 100% |
| Скорость и момент | |
| Диапазон регулирования скорости шаговых двигателй обычно не превышает 1:500. Шаговые двигатели имеют высокий момент на низких и средних скоростях. Однако на высокой скорости крутящий момент значительно падает. | Диапазон регулирования скорости серводвигателей обычно бывает не меньше 1:5000. Во всем диапазоне серводвигатель может работать с номинальным крутящим моментом. |
| Отклик и динамика | |
| В среднем шаговый двигатель может набирать скорость 120 об/мин за секунду. | У серводвигателя этот показатель значительно выше. Например, время изменения скорости серводвигателя ECMA от -3000 до 3000 об/мин составляет 10 мс (без нагрузки). Полоса пропускания сервоусилителей может быть до 1 кГц. Удельная мощность серводвигателей выше, чем шаговых, следовательно они имеют более низкий момент инерции при той же мощности. |
| Функциональные возможности | |
| Большинство драйверов шаговых двигателей предназначены для управления от внешних контроллеров по интерфейсу STEP/DIR. Как правило они просты и разнообразием функций не отличаются. | Большинство сервоусилителей могут работать автономно (без внешнего ПЛК) в нескольких режимах: 1) управление положением, 2) управление скоростью, 3) управление моментом. Как правило имеют коммуникационные интерфейсы и различные сервисные функции (подавление вибрации, резонанса, и т.д.) |
| Цена | |
| Непосредственно шаговый двигатель в среднем дешевле аналогичного по мощности серводвигателя в 1.5 - 3 раза. Но если рассматривать его в совокупности с системой управления, то здесь картина меняется, т.к благодаря контроллеру движения, уже встроенного в сервоусилитель, совокупная цена системы: контроллер движения + драйвер + шаговый двигатель может быть выше аналогичной сервосистемы (серовоусилитель + серводвигатель). | |
| Резюме | |
| Несмотря на невысокие динамические характеристи шаговых двигателей, они находят широкое применение в низкобюджетных машинах по обработке дерева, пластика, ДСП, легких металлов и других материалов, не требующих высокой производительности. В этих приложениях важно главное приемущество шаговых двигателей - низкая цена и достаточно хорошая точность! При более высоких требованиях к объему выпуска изделий, надежности, точности и динамике работы не обойтись без сервопривода. Его эффективность и производительность в разы выше, чем у шагового при применениии его во фрезерных станках с ЧПУ, упаковочных и фасовочных автоматах, рототах-манипуляторахи и различных производстенных линиях. Каждый двигатель оптимален для решения своей задачи! |
|
