I fornitori di apparecchiature di frenatura servo a risparmio energetico ricordano che i servoazionamenti vengono utilizzati per azionare i servomotori, che possono essere motori passo-passo o motori asincroni a corrente alternata. Sono utilizzati principalmente per ottenere un posizionamento rapido e preciso e sono comunemente impiegati in situazioni in cui è richiesta un'elevata precisione nelle operazioni di avvio e arresto.
Un convertitore di frequenza è progettato per convertire la corrente alternata in una corrente adatta a regolare la velocità del motore, al fine di azionarlo. Oggigiorno, alcuni convertitori di frequenza possono anche realizzare servoazionamenti, il che significa che possono azionare servomotori, ma servoazionamenti e convertitori di frequenza sono ancora diversi! Qual è la differenza tra servoazionamenti e convertitori di frequenza? Si prega di consultare l'articolo completo fornito dall'editor.
Due definizioni
Un convertitore di frequenza è un dispositivo di controllo dell'energia elettrica che utilizza la funzione on-off dei dispositivi a semiconduttore di potenza per convertire la frequenza di alimentazione in un'altra frequenza. Può svolgere funzioni quali l'avviamento graduale, la regolazione della velocità a frequenza variabile, il miglioramento della precisione di funzionamento e la modifica del fattore di potenza per i motori asincroni a corrente alternata.
Il convertitore di frequenza può azionare motori a frequenza variabile e normali motori a corrente alternata, fungendo principalmente da regolatore della velocità del motore.
Un convertitore di frequenza è solitamente costituito da quattro parti: unità raddrizzatore, condensatore ad alta capacità, inverter e controller.
Un servosistema è un sistema di controllo automatico che consente alle variabili di uscita controllate, come posizione, orientamento e stato di un oggetto, di seguire qualsiasi variazione del target di ingresso (o del valore dato). Il compito principale è amplificare, trasformare e regolare la potenza in base ai requisiti del comando di controllo, rendendo il controllo di coppia, velocità e posizione dell'uscita del dispositivo di azionamento molto flessibile e conveniente.
Un servosistema è un sistema di controllo a feedback utilizzato per seguire o riprodurre accuratamente un processo. È noto anche come sistema di follow-up. In molti casi, un servosistema si riferisce specificamente a un sistema di controllo a feedback in cui la variabile controllata (output del sistema) è lo spostamento meccanico, la velocità di spostamento o l'accelerazione. La sua funzione è garantire che lo spostamento meccanico in uscita (o l'angolo di rotazione) segua accuratamente lo spostamento in ingresso (o l'angolo di rotazione). La composizione strutturale dei servosistemi non è fondamentalmente diversa da altre forme di sistemi di controllo a feedback.
I servosistemi possono essere suddivisi in servosistemi elettromeccanici, servosistemi idraulici e servosistemi pneumatici a seconda del tipo di componenti di azionamento utilizzati. Il sistema servo più elementare include servoattuatori (motori, cilindri idraulici), componenti di feedback e servoazionamenti. Per un funzionamento fluido del servosistema, è necessario anche un meccanismo di livello superiore, un PLC, e schede di controllo del movimento specializzate, computer di controllo industriale e schede PCI, per inviare istruzioni ai servoazionamenti.
Principio di funzionamento di entrambi
Il principio di regolazione della velocità di un convertitore di frequenza è principalmente limitato da quattro fattori: la velocità n del motore asincrono, la frequenza f del motore asincrono, il tasso di scorrimento s del motore e il numero di poli p del motore. La velocità n è proporzionale alla frequenza f e, modificando la frequenza f, la velocità del motore può variare. Quando la frequenza f varia nell'intervallo 0-50 Hz, l'intervallo di regolazione della velocità del motore è molto ampio. La regolazione della velocità a frequenza variabile si ottiene modificando la frequenza di alimentazione del motore per regolare la velocità. Il metodo principale utilizzato è CA-CC-CA, che converte prima l'alimentazione CA a frequenza di rete in alimentazione CC tramite un raddrizzatore, e poi converte l'alimentazione CC in alimentazione CA con frequenza e tensione controllabili per alimentare il motore. Il circuito di un convertitore di frequenza è generalmente costituito da quattro parti: raddrizzatore, collegamento CC intermedio, inverter e controllo. La parte di raddrizzamento è un raddrizzatore a ponte trifase non controllato, la parte di inverter è un inverter a ponte trifase IGBT e l'uscita è una forma d'onda PWM. Il collegamento CC intermedio include il filtraggio, l'accumulo di energia CC e il buffering della potenza reattiva.
Il principio di funzionamento di un servosistema si basa semplicemente sul controllo ad anello aperto di un motore CA/CC, in cui i segnali di velocità e posizione vengono inviati al driver tramite encoder rotativi, trasformatori rotativi, ecc. per un controllo PID a retroazione negativa ad anello chiuso. Inoltre, con la corrente ad anello chiuso all'interno del driver, la precisione e le caratteristiche di risposta temporale dell'uscita del motore rispetto al valore impostato vengono notevolmente migliorate grazie a queste tre regolazioni ad anello chiuso. Il servosistema è un sistema a inseguimento dinamico e l'equilibrio stazionario raggiunto è anch'esso un equilibrio dinamico.
La differenza tra i due
La tecnologia dei servomotori CA si basa e applica la tecnologia della conversione di frequenza. Basandosi sul controllo servo dei motori CC, imita il metodo di controllo dei motori CC attraverso il metodo PWM di conversione di frequenza. In altre parole, i servomotori CA devono essere dotati di un processo di conversione di frequenza: la conversione di frequenza consiste innanzitutto nel raddrizzare la corrente alternata a 50 o 60 Hz in corrente continua, per poi invertirla in una forma d'onda regolabile in frequenza, simile all'elettricità impulsiva seno-coseno, attraverso vari transistor a gate controllabili (IGBT, IGCT, ecc.) tramite la regolazione della frequenza portante e del PWM. Grazie alla frequenza regolabile, la velocità dei motori CA può essere regolata (n = 60 f/p, velocità n, frequenza f, coppie di poli p).
1. Diverse capacità di sovraccarico
I servoazionamenti hanno generalmente una capacità di sovraccarico pari a 3 volte, che può essere utilizzata per superare il momento di inerzia dei carichi inerziali al momento dell'avviamento, mentre i convertitori di frequenza consentono generalmente un sovraccarico pari a 1,5 volte.
2. Precisione del controllo
La precisione di controllo dei servosistemi è molto più elevata di quella dei convertitori di frequenza, e la precisione di controllo dei servomotori è solitamente garantita dall'encoder rotativo posto all'estremità posteriore dell'albero motore. Alcuni servosistemi raggiungono addirittura una precisione di controllo di 1:1000.
3. Diversi scenari applicativi
Il controllo a frequenza variabile e il servocontrollo sono due categorie di controllo. Il primo appartiene al campo del controllo della trasmissione, mentre il secondo al campo del controllo del movimento. Il primo soddisfa i requisiti delle applicazioni industriali generiche con indicatori di prestazioni bassi, perseguendo il basso costo. Il secondo mira a raggiungere elevata precisione, elevate prestazioni e alta risposta.
4. Diverse prestazioni di accelerazione e decelerazione
In assenza di carico, il servomotore può passare da uno stato stazionario a 2000 giri/min in non più di 20 ms. Il tempo di accelerazione del motore è correlato all'inerzia dell'albero motore e al carico. Solitamente, maggiore è l'inerzia, maggiore è il tempo di accelerazione.
Concorrenza di mercato tra servo e convertitore di frequenza
A causa delle differenze di prestazioni e funzionalità tra convertitori di frequenza e servocomandi, le loro applicazioni non sono molto simili e la concorrenza principale si concentra su:
1. Concorrenza nei contenuti tecnologici
Nello stesso settore, se l'acquirente ha requisiti tecnici elevati e complessi per i macchinari, opterà per i servosistemi. In caso contrario, la scelta ricade sui prodotti con convertitore di frequenza. Per macchinari ad alta tecnologia, come macchine utensili CNC e apparecchiature elettroniche specializzate, saranno scelti i servosistemi.
2. Concorrenza sui prezzi
La maggior parte degli acquirenti è preoccupata per i costi e spesso trascura la tecnologia a favore di inverter più economici. Come è noto, il prezzo dei servosistemi è di gran lunga superiore a quello dei convertitori di frequenza.
Sebbene l'applicazione dei servosistemi non sia ancora diffusa, soprattutto se applicata a livello nazionale, il loro utilizzo è più raro rispetto ai prodotti servo esteri. Tuttavia, con l'accelerazione dell'industrializzazione, i vantaggi dei servosistemi si stanno gradualmente diffondendo e anche gli acquirenti ne riconosceranno il valore. Allo stesso modo, la tecnologia servo nazionale non si fermerà, sia per i redditizi ritorni economici che per il senso di una missione storica volta a rivitalizzare il Paese. Crediamo che sempre più produttori investiranno nella ricerca e nello sviluppo di servosistemi. A quel punto, si inaugurerà il periodo di massimo splendore dell'"industria servo" cinese.