Uždara kilpažingsniniai varikliaipakeitė daugelio judesio valdymo taikymų našumo ir kainos santykį. VIC uždaros grandinės progresyviųjų variklių sėkmė taip pat atvėrė galimybę brangius servo variklius pakeisti pigiais.žingsniniai varikliaiVis daugiau aukšto lygio pramoninės automatikos taikymų dėl technologinės pažangos keičiasi žingsninių variklių ir servo variklių našumo ir kainos santykis.
Žingsniniai varikliai ir servo varikliai
Remiantis visuotinai priimta nuomone, servo valdymo sistemos geriau veikia tais atvejais, kai reikalingas didesnis nei 800 aps./min. greitis ir didelis dinaminis atsakas. Žingsniniai varikliai labiau tinka taikymams, kuriems reikalingas mažesnis greitis, mažas arba vidutinis pagreitis ir didelis laikymo sukimo momentas.
Taigi, kuo grindžiama ši įprasta nuomonė apie žingsninius variklius ir servo variklius? Paanalizuokime ją išsamiau toliau.
1. Paprastumas ir kaina
Žingsniniai varikliai yra ne tik pigesni nei servovarikliai, bet ir paprasčiau juos paleisti bei prižiūrėti. Žingsniniai varikliai yra stabilūs stovint ir išlaiko savo padėtį (net ir esant dinaminėms apkrovoms). Tačiau jei tam tikroms reikmėms reikalingas didesnis našumas, reikia naudoti brangesnius ir sudėtingesnius servovariklius.
2. Struktūra
Žingsniniai varikliaisuktis laipsniškai, naudojant magnetines rites, kurios palaipsniui traukia magnetą iš vienos padėties į kitą. Norint variklį perkelti 100 pozicijų bet kuria kryptimi, grandinei reikia atlikti 100 žingsninių operacijų. Žingsniniai varikliai naudoja impulsus, kad pasiektų laipsniškus judesius, o tai leidžia tiksliai nustatyti padėtį nenaudojant jokių grįžtamojo ryšio jutiklių.
Servovariklio judėjimo metodas yra kitoks. Jis prijungia padėties jutiklį, t. y. kodavimo įrenginį, prie magnetinio rotoriaus ir nuolat nustato tikslią variklio padėtį. Servovariklis stebi skirtumą tarp tikrosios variklio padėties ir komanduotos padėties ir atitinkamai reguliuoja srovę. Ši uždaros grandinės sistema palaiko tinkamą variklio judėjimo būseną.
3. Greitis ir sukimo momentas
Žingsninių ir servo variklių našumo skirtumas kyla dėl skirtingų jų variklių konstrukcijos sprendimų.Žingsniniai varikliaituri daug didesnį polių skaičių nei servovarikliai, todėl žingsninio variklio pilnam apsisukimui reikia daug daugiau apvijų srovės mainų, todėl didėjant greičiui sukimo momentas staigiai sumažėja. Be to, pasiekus maksimalų sukimo momentą, žingsninis variklis gali prarasti greičio sinchronizavimo funkciją. Dėl šių priežasčių servovarikliai yra pageidaujamas sprendimas daugumoje didelio greičio taikymų. Priešingai, didesnis žingsninio variklio polių skaičius yra pranašesnis esant mažesniems greičiams, kai žingsninis variklis turi sukimo momento pranašumą, palyginti su tokio paties dydžio servovarikliu.
Didėjant greičiui, žingsninio variklio sukimo momentas mažėja
4. Padėties nustatymas
Yra svarbių skirtumų tarp žingsninių ir servo variklių, kai visada reikia žinoti tikslią mašinos padėtį. Atvirojo ciklo judesio taikymuose, kuriuos valdo žingsniniai varikliai, valdymo sistema daro prielaidą, kad variklis visada juda teisingoje būsenoje. Tačiau iškilus problemai, pavyzdžiui, užstrigus varikliui dėl užstrigusio komponento, valdiklis negali žinoti tikrosios mašinos padėties, todėl padėtis gali būti prarasta. Uždarojo ciklo sistema, veikianti patį servo variklį, turi pranašumą: jei jį užstringa koks nors objektas, jis tai nedelsdamas aptinka. Mašina nustoja veikti ir niekada nepajuda iš savo padėties.
5. Šilumos ir energijos suvartojimas
Atviros grandinės žingsniniai varikliai naudoja fiksuotą srovę ir išskiria daug šilumos. Uždaros grandinės valdymas tiekia tik greičio grandinei reikalingą srovę, todėl išvengiama variklio perkaitimo problemos.
Palyginimo santrauka
Servo valdymo sistemos geriausiai tinka didelės spartos taikymams, kuriems būdingi dinaminiai apkrovos pokyčiai, pavyzdžiui, robotų rankoms. Kita vertus, žingsninės valdymo sistemos labiau tinka toms taikymo sritims, kurioms reikalingas mažas arba vidutinis pagreitis ir didelis laikymo momentas, pavyzdžiui, 3D spausdintuvams, konvejeriams, pagalbinėms ašims ir kt. Kadangi žingsniniai varikliai yra pigesni, jie gali sumažinti automatizavimo sistemų kainą. Judesio valdymo sistemos, kurioms reikia pasinaudoti servo variklių savybėmis, turės įrodyti, kad šie brangesni varikliai yra verti savo svorio auksu.
Žingsniniai varikliai su uždaros grandinės valdymu
Žingsninis variklis su integruotu elektroniniu valdymu yra dviejų fazių bešepetėlio nuolatinės srovės variklio atitikmuo ir gali atlikti padėties kilpos valdymą, greičio kilpos valdymą, DQ valdymą ir kitus algoritmus. Uždaros kilpos komutacijai naudojamas vieno apsisukimo absoliutusis enkoderis, taip užtikrinant optimalų sukimo momentą bet kokiu greičiu.
Mažas energijos suvartojimas ir vėsinimas
VIC žingsniniai varikliai yra labai energiją taupantys. Skirtingai nuo atviros grandinės žingsninių variklių, kurie visada veikia visa srove ir sukelia šilumos bei triukšmo problemas, srovė kinta priklausomai nuo faktinių judėjimo sąlygų, pavyzdžiui, greitėjimo ir lėtėjimo metu. Panašiai kaip servovarikliuose, šių žingsninių variklių bet kuriuo momentu suvartojama srovė yra proporcinga reikalingam sukimo momentui. Kadangi variklis ir integruota elektroninė valdymo plokštė veikia vėsiau, VIC žingsniniai varikliai gali pasiekti didesnius maksimalius sukimo momentus, palyginamus su servovarikliais.
Net ir dideliu greičiu, VIC žingsniniai varikliai reikalauja mažiau srovės
Dėl uždaros grandinės technologijos pažangos žingsniniai varikliai gali prasiskverbti į didelio našumo ir didelio greičio sritis, kurios anksčiau buvo skirtos tik servo varikliams.
Žingsniniai varikliai su uždaros kilpos technologija
O jeigu uždaros kilpos servo technologijos privalumus būtų galima pritaikyti žingsniniams varikliams?
Ar galėtume pasiekti panašų našumą kaip ir servo varikliai, tuo pačiu išnaudodami žingsninių variklių kainos pranašumus?
Sujungus uždaros grandinės valdymo technologiją, žingsninis variklis taptų visapusišku produktu, turinčiu tiek servo, tiek žingsninių variklių privalumus už mažą kainą. Kadangi uždaros grandinės žingsniniai varikliai pasižymi žymiai geresniu našumu ir energijos vartojimo efektyvumu, jie gali pakeisti brangesnius servo variklius vis daugiau aukšto lygio taikymų.
Toliau pateiktas VIC integruoto žingsninio variklio su įterptuoju uždaros grandinės valdymu pavyzdys, paaiškinantis žingsninių variklių su uždaros grandinės technologija veikimą, privalumus ir trūkumus.
Tiksliai suderinti našumo reikalavimai
Siekiant užtikrinti pakankamą sukimo momentą trikdžiams įveikti ir žingsnių praradimams išvengti, atvirosios grandinės žingsniniai varikliai paprastai turi užtikrinti, kad sukimo momentas būtų bent 40 % didesnis už taikymui reikalingą vertę. Uždarosios grandinės žingsniniai varikliai šios problemos neturi. Kai šie žingsniniai varikliai užstringa dėl perkrovos, jie toliau laiko apkrovą neprarasdami sukimo momento. Jie toliau veiks pašalinus perkrovos sąlygą. Maksimalus sukimo momentas gali būti garantuojamas bet kokiu greičiu, o padėties jutiklis užtikrina, kad nebūtų žingsnio praradimo. Todėl uždarosios grandinės žingsniniai varikliai gali būti pritaikyti tiksliai atitikti atitinkamos taikymo sukimo momento reikalavimus, nereikalaujant papildomos 40 % ribos.
Naudojant atviros grandinės žingsninius variklius, sunku patenkinti didelius momentinio sukimo momento reikalavimus dėl žingsnių praradimo rizikos. Palyginti su įprastais žingsniniais varikliais, VIC uždaros grandinės žingsniniai varikliai gali pasiekti labai greitą pagreitį, mažą veikimo triukšmą ir mažą rezonansą. Jie gali veikti daug didesniu pralaidumu ir pasiekti puikų našumą.
Nėra spintelės
„Toda“ integruoja pavaros valdymo plokštę su varikliu, taip sumažindama laidų kiekį ir supaprastindama įgyvendinimo sprendimą. Su „Toda“ galite konstruoti mašinas be spintelių.
Elektronikos integravimas su žingsniniais varikliais sumažina sudėtingumą
Dėl uždaros kilpos technologijos uždaros kilpos žingsniniai varikliai siūlo vartotojams puikų tikslumą ir efektyvumą, pasižymintį servovariklio našumu ir maža žingsninio variklio kaina. Pigesni žingsniniai varikliai pamažu skverbiasi į sritis, kuriose kitu atveju dominuotų brangūs servovarikliai.
Įrašo laikas: 2023 m. balandžio 10 d.