تفاوت بین موتور القایی و سروو چیست؟
موتورهای القایی سیستم های حلقه باز هستند، در حالی که موتورهای سروو سیستم های حلقه بسته هستند. موتورهای القایی دارای اینرسی بالا هستند، در حالی که موتورهای سروو دارای اینرسی بسیار پایین هستند. در نتیجه، سروو موتورها در کاربردهایی استفاده می‌شوند که موقعیت‌یابی بار فوری و دقیق مورد نیاز است.
چگونه یک Servo Drive در مقابل VFD انتخاب کنیم؟
سروو درایوها و VFD ها در ماشین ها برای به حرکت درآوردن موتورها و کنترل حرکت استفاده می شوند. به نظر می رسد آنها همین کار را انجام می دهند، پس چرا یک درایو سروو در مقابل VFD انتخاب کنید؟
VFD ها با موتورهای القایی در کاربردهایی که نیاز به کنترل سرعت دارند استفاده می شوند. توانایی کنترل سرعت با تغییر فرکانس ولتاژ تحویلی به موتور، سیستم های VFD را متمایز می کند. تفاوت مهم دیگر این است که آنها از فیدبک روی موتور استفاده نمی کنند و در نتیجه کنترل سرعت حلقه باز است. این بدان معنی است که اگر یک استال وجود داشته باشد یا اگر بار تغییر کند، VFD ها جبران نمی کنند و در نتیجه کنترل سرعت کمتری نسبت به سرووها انجام می شود. VFD ها را می توان به گونه ای تنظیم کرد که تا یک سرعت خاص افزایش یابد و سپس برای مدت طولانی با آن سرعت حرکت کنند.
مانند بسیاری از تصمیمات مهندسی، قوانین سخت و سریعی وجود ندارد و نمونه های زیادی از درایوهای سروو و VFD ها وجود دارد که توانایی هایی فراتر از نقش های سنتی خود دارند. به عنوان مثال، پیشرفت‌های تکنولوژیکی و نیاز دائمی به ارائه ویژگی‌های بیشتر، یافتن درایوهای سروو را که می‌توانند موتورهای القایی را تغذیه کنند - هم با بازخورد و هم بدون بازخورد - دشوار نمی‌سازد. به طور مشابه، تعداد زیادی VFD می توانند موتورها را با بازخورد تغذیه کنند (موتور القایی با بازخورد معمولاً به عنوان موتور برداری حلقه بسته یا CLV شناخته می شود). در نتیجه، برخی مناطق با قابلیت های درایوهای سروو و VFD همپوشانی دارند.
در بیشتر موارد، انتخاب بر اساس نیازهای برنامه واضح است، اما زمانی که هر دو بتوانند کار را انجام دهند، ممکن است نامشخص شود. ما با موقعیت های ساده شروع می کنیم و سپس به این می پردازیم که وقتی هر دو مناسب هستند چه اتفاقی می افتد.
هنگامی که حرکت هماهنگ بین محورهای متعدد مورد نیاز است، درایوهای سروو بدون شک بهترین گزینه هستند. یا زمانی که به شتاب و کاهش سرعت سریع نیاز است، مانند دروازه‌های انتخاب و جاسازی. یا زمانی که موقعیت دقیق زیر میکرومتری برای کاربردهای نیمه هادی مورد نیاز است یا زمانی که کنترل دقیق سرعت برای رشد شمش سیلیکون مورد نیاز است.
هنگامی که سرعت تسمه نقاله باید روی سرعت خاصی تنظیم شود، VFD ها انتخاب واضحی هستند. همچنین می توان از پمپ های هیدرولیک و دمنده های هوا استفاده کرد. یا در مورد برخی از وسایل نقلیه الکتریکی که کنترل دقیقی لازم نیست.
وقتی هر دو بتوانند کار را انجام دهند، حد وسط می رسد. به عنوان مثال، در کاربردهای حالت سرعت و حالت موقعیت، دقت برای سروو کمی ضعیف در نظر گرفته می‌شود، اما در حد قابلیت‌های یک VFD است.
سیستم های نوار نقاله یک مثال عالی هستند. از یک طرف، یک برنامه نوار نقاله ساده ممکن است فقط نیاز داشته باشد صبح روشن شود و در طول روز با همان سرعت اجرا شود. یک درایو فرکانس متغیر (VFD) یک انتخاب عالی خواهد بود. یک سیستم سروو انتخاب بهتری برای یک سیستم نوار نقاله سخت تر است که نیاز به شروع، توقف، جلو رفتن، عقب رفتن، تطبیق سرعت با نوار نقاله دیگر و موارد دیگر دارد.
طیف گسترده ای از سیستم های نوار نقاله با نیازهای مختلف وجود دارد که برخی از آنها در قابلیت های همپوشانی سرووها و VFD ها قرار می گیرند. هنگامی که انتخاب روشنی وجود ندارد، تجزیه و تحلیل به عملکرد، ویژگی ها و قیمت خلاصه می شود.
عملکرد و ویژگی ها
هنگام تصمیم گیری در مورد یک سیستم، هزینه کمتر یک سیستم VFD در مقابل ویژگی ها و عملکرد برتر یک سیستم درایو سروو را در نظر بگیرید. سیستم هایی را با ویژگی هایی که نیاز دارید یا می خواهید در نظر بگیرید. سیستم برای انجام چه حرکتی نیاز دارد و چه ویژگی هایی محصول نهایی را بهبود می بخشد یا راحت تر می کند؟
هزینه
پس از اینکه مجموعه نامزدهای خود را بر اساس عملکرد محدود کردید، هزینه ها را در نظر بگیرید. سیستم های سرو به طور کلی گران تر از سیستم های VFD هستند زیرا سروو موتور بخش بزرگی از هزینه را به خود اختصاص می دهد. برخلاف موتورهای القایی، سروو موتورها از آهنرباهای دائمی استفاده می کنند که باعث افزایش مواد و هزینه های ساخت می شود. علاوه بر این، از آنجایی که درایوهای سروو دارای ویژگی های بیشتری هستند، اغلب هزینه بیشتری نسبت به VFD ها دارند. وقتی به این نقطه رسیدید، این یک مبادله هزینه و عملکرد است.
بهره وری
از آنجایی که نمی‌توان آنها را به دیوار وصل کرد، بسیاری از برنامه‌های تلفن همراه برای تامین انرژی به باتری‌ها متکی هستند. هنگامی که باتری ها به عنوان منبع تغذیه استفاده می شوند، بهره وری به یک اولویت برای طراحان سیستم تبدیل می شود. این به این دلیل است که افزایش کارایی به ماشین‌ها اجازه می‌دهد تا برای مدت طولانی‌تری بین شارژ کار کنند و زمان کارکرد سیستم را افزایش می‌دهد.
به یاد داشته باشید که سرووها از موتورهای آهنربای دائمی استفاده می کنند، در حالی که VFD ها از موتورهای القایی استفاده می کنند. موتورهای آهنربای دائم بسیار کارآمدتر از موتورهای القایی هستند، بنابراین سیستم‌های سروو در مواقعی که راندمان مورد نیاز است مزیت آشکاری دارند.
اندازه
درایوهای سروو بسیار کوچکتر و محکم تر از VFD ها هستند. اندازه اجزا به دو دلیل برای برنامه‌های کوچکتر موبایل مورد توجه قرار می‌گیرد. قطعات کوچکتر، برای شروع، ادغام اجزا را برای طراحان سیستم آسان تر می کند. دوم، اجزای کوچکتر وزن کمتری دارند و وزن کلی دستگاه را کاهش می دهند.
وزن کمتر به معنای جرم کمتر برای فشار دادن است که به معنای شتاب بهتر و عمر باتری بیشتر است. همانند کارایی، درایوهای سروو از نظر اندازه در مقایسه با VFD ها مزیت مشخصی دارند. یک سروو موتور برای همان مقدار قدرت کوچکتر از یک موتور القایی خواهد بود. جدیدترین طرح‌های سروو نیز برای برنامه‌های موبایل کوچک شده و بهینه شده‌اند. به این دلایل، سرووها انتخاب واضحی هستند که اندازه های کوچکتر مورد نیاز است. از آنجایی که موتورهای القایی AC را می توان بسیار بزرگتر از موتورهای سروو ساخت، VFD ها انتخاب پیش فرض برای سیستم های پرقدرت هستند.
قدرت
قدرت برای ماشین های بزرگ ضروری است. سیستم های سروو به چند صد کیلووات محدود می شوند، در حالی که سیستم های القایی می توانند به مگاوات برسند. با افزایش نیازهای برق، سیستم های سروو در نهایت موتورهای القایی و VFD ها را از دست می دهند، اگرچه این انتقال در سطح توان بسیار بالاتری از نیاز بیشتر برنامه ها اتفاق می افتد.
قدرتمندتر و فشرده تر
بارزترین مزیت موتورهای سنکرون نسبت به موتورهای القایی چگالی گشتاور بالاتر آنهاست. سروو موتور با اندازه فیزیکی قابل مقایسه با موتور القایی معمولاً 40 تا 60 درصد گشتاور بیشتری تولید می کند. این بدان معنی است که یک سروو موتور باید کوچکتر و سبکتر از موتورهای القایی خود باشد تا به گشتاور، سرعت یا قدرت مورد نیاز دست یابد. در نتیجه، موتور PM برای کاربردهایی با فضا و/یا وزن محدود ایده آل است.
برای مثال سروو موتورها در بسیاری از کاربردهای روباتیک که به موتورهای فشرده و سبک وزن با قدرت، دقت و سرعت بالا نیاز دارند، برتری دارند. توان خروجی استثنایی که سروو موتورها ارائه می کنند، به ویژه با توجه به اندازه و وزن آنها، مزیت قابل توجهی را برای سازندگان ماشین های روباتیک فراهم می کند که در نتیجه راه حل های قابل اعتمادتر و کارآمدتری در فضا ایجاد می کند. این همچنین برای کاربردهای انرژی تجدیدپذیر مانند نیروی باد صادق است، جایی که عملکرد و کارایی موتور بسیار مهم است.
اینرسی کم برای پاسخ دینامیکی بالا
از آنجایی که سروو موتورها کوچکتر هستند، اینرسی کمتری نسبت به موتورهای القایی مشابه دارند. به دلیل اینرسی کم، موتور سنکرون می تواند به سرعت نامی خود شتاب دهد و سرعت خود را کاهش دهد. همچنین امکان شتاب و کاهش سرعت بسیار دقیق تری را از سرعت کامل فراهم می کند. بنابراین موتورهای سنکرون برای کاربردهای بسیار پویا یا کنترل حرکت ایده آل هستند.
با توجه به کنترل حرکت، سروو موتورها برای کاربردهای بسته بندی ایده آل هستند. این موتورهای کم اینرسی وقتی با کنترل‌های حرکتی EtherCAT ترکیب می‌شوند، حرکت دقیق و هماهنگی را ارائه می‌کنند. از ردیابی گرفته تا مرتب‌سازی و شکل‌دهی، این تنظیم سازگار تقریباً در هر قسمت از خط بسته‌بندی به خوبی کار می‌کند.
گشتاور کامل در سرعت صفر
یکی دیگر از مزیت های مهم موتور PM این است که می تواند گشتاور کامل را به طور نامحدود در سرعت صفر حفظ کند. این در تضاد کامل با اکثر موتورهای القایی است که گشتاور و پایداری در سرعت پایین محدودی دارند. تنظیمات VFD (به عنوان مثال تقویت ولتاژ) را می توان برای عملکرد با سرعت کم انجام داد، اما این امر گرمایش موتور را افزایش می دهد و عملکرد را محدود می کند. اگر یک گشتاور نگهدارنده در سرعت صفر مورد نیاز است، یا اگر برنامه به کار با سرعت کم نیاز دارد، یک موتور سروو (با بازخورد) مورد نیاز است.
حفاظت با رتبه IP بالاتر
علاوه بر مزایای کنترل موتور، سروو موتورها اغلب در طراحی محفظه خود دارای مزایایی هستند. اکثر موتورهای سروو سنکرون نیازی به فن خنک کننده ندارند و به آنها اجازه می دهد تا دارای رتبه IP65 باشند. از طرف دیگر، موتورهای القایی معمولا دارای رتبه IP44 یا IP54 هستند. بنابراین، اگر موتور در یک محیط سخت کار کند، سروو موتور ممکن است برای جلوگیری از خرابی زودرس مفید باشد.
سروو موتورها طراحی بدون جاروبکی دارند که آنها را برای محیط ها و کاربردهای سخت ایده آل می کند. این شامل صنایع غذایی و آشامیدنی می شود، جایی که ماشین ها ممکن است در معرض تغییرات شدید دما و شستشو قرار گیرند. سروو موتور می تواند در کاربردهای صنعتی مختلف که سطوح فشار یا دمای بالا را شامل می شود مفید باشد.
به طور فزاینده ای اقتصادی
در نهایت، از آنجایی که سروو موتورها مزایای زیادی نسبت به موتورهای القایی دارند، ممکن است تعجب کنید که چرا کسی یک موتور القایی را انتخاب می کند. به طور سنتی، سروو موتورها به طور قابل توجهی گرانتر از موتورهای القایی بوده اند. در حالی که سروو موتورها هنوز گران تر هستند، تفاوت قیمت در حال کاهش است.
موتورهای سنکرون با مشخصات قدرت مشابه موتورهای القایی اکنون تنها با 10 تا 20 درصد پول بیشتر در دسترس هستند. پیش از این، سروو موتور می توانست دو برابر موتور القایی قیمت داشته باشد. با متداول شدن سروو موتورها، این اختلاف قیمت باید کم شود.
تولید کنندگان سروو درایو در اتوماسیون صنعتی
تمام متغیرهایی که سیستم های سرویس با آنها مواجه می شوند - گشتاور، موقعیت و سرعت - اجزای یک سیستم کنترل حرکت پیچیده هستند که ایمنی، کارایی و وضعیت تجهیزات را تحت تاثیر قرار می دهند. در نتیجه داشتن اجزای سیستم سروو مناسب بسیار مهم است. بدون اجزای مناسب، سیستم های سروو می توانند بیش از حد گرم شوند و طول عمر موتور را کوتاه کنند.
تولید کنندگان سروو درایو OEM متعددی در سراسر جهان وجود دارند. بسیاری از اجزای قابل تعویض را تولید می کنند، در حالی که برخی دیگر درایوها را به طور خاص برای کاربردهای خاص طراحی می کنند. در اینجا ده تولید کننده برتر درایو سروو در فضای اتوماسیون صنعتی آورده شده است.
منبع:solisplc