Leveranciers van energiebesparende servoremmen herinneren u eraan dat servodrivers worden gebruikt om servomotoren aan te drijven, dit kunnen stappenmotoren of asynchrone AC-motoren zijn. Ze worden voornamelijk gebruikt voor snelle en nauwkeurige positionering en worden vaak gebruikt in situaties waar hoge precisie vereist is voor start-stopbewerkingen.
Een frequentieomvormer is ontworpen om wisselstroom om te zetten in een stroom die geschikt is voor het regelen van het motortoerental, om zo de motor aan te drijven. Tegenwoordig kunnen sommige frequentieomvormers ook servobesturing realiseren, wat betekent dat ze servomotoren kunnen aandrijven. Servoaandrijvingen en frequentieomvormers zijn echter nog steeds verschillend! Wat is het verschil tussen een servo en een frequentieomvormer? Zie de uitleg van de redacteur.
Twee definities
Een frequentieomvormer is een apparaat voor het regelen van elektrische energie dat de aan-uitfunctie van vermogenshalfgeleiders gebruikt om de netfrequentie van de voeding om te zetten naar een andere frequentie. Het kan functies uitvoeren zoals softstarten, toerentalregeling met variabele frequentie, het verbeteren van de bedrijfsnauwkeurigheid en het wijzigen van de vermogensfactor voor asynchrone wisselstroommotoren.
De frequentieomvormer kan motoren met variabele frequentie en gewone wisselstroommotoren aansturen en dient voornamelijk als regelaar van het motortoerental.
Een frequentieomvormer bestaat doorgaans uit vier onderdelen: gelijkrichter, hoogcapaciteitscondensator, omvormer en regelaar.
Een servosysteem is een automatisch besturingssysteem waarmee de output-gestuurde variabelen, zoals de positie, oriëntatie en toestand van een object, veranderingen in het invoerdoel (of de gegeven waarde) kunnen volgen. De belangrijkste taak is het versterken, transformeren en regelen van het vermogen volgens de vereisten van het besturingscommando, waardoor de koppel-, snelheids- en positieregeling van de aandrijfeenheid zeer flexibel en gebruiksvriendelijk is.
Een servosysteem is een feedbackregelsysteem dat wordt gebruikt om een proces nauwkeurig te volgen of te reproduceren. Ook wel een volgsysteem genoemd. In veel gevallen verwijst een servosysteem specifiek naar een feedbackregelsysteem waarbij de geregelde variabele (systeemuitvoer) mechanische verplaatsing, verplaatsingssnelheid of versnelling is. De functie ervan is ervoor te zorgen dat de mechanische verplaatsing (of rotatiehoek) van de uitvoer de invoerverplaatsing (of rotatiehoek) nauwkeurig volgt. De structurele samenstelling van servosystemen verschilt niet fundamenteel van andere vormen van feedbackregelsystemen.
Servosystemen kunnen worden onderverdeeld in elektromechanische servosystemen, hydraulische servosystemen en pneumatische servosystemen, afhankelijk van het type aandrijfcomponenten dat wordt gebruikt. Het meest basale servosysteem omvat servoactuatoren (motoren, hydraulische cilinders), feedbackcomponenten en servodrivers. Om het servosysteem soepel te laten werken, hebt u ook een hoger mechanisme nodig, PLC, en gespecialiseerde motion control-kaarten, industriële besturingscomputers en PCI-kaarten, om instructies naar de servoaandrijvingen te sturen.
Werkingsprincipe van beide
Het toerentalregelingsprincipe van een frequentieomvormer wordt hoofdzakelijk beperkt door vier factoren: het toerental n van de asynchrone motor, de frequentie f van de asynchrone motor, de slipsnelheid s van de motor en het aantal polen p van de motor. Het toerental n is evenredig met de frequentie f, en het wijzigen van de frequentie f kan het toerental van de motor wijzigen. Wanneer de frequentie f varieert binnen het bereik van 0-50 Hz, is het bereik van de motortoerentalaanpassing zeer breed. Toerentalregeling met variabele frequentie wordt bereikt door de frequentie van de motorvoeding te wijzigen om het toerental aan te passen. De belangrijkste gebruikte methode is AC-DC-AC, waarbij eerst de netfrequentie van de wisselstroomvoeding via een gelijkrichter wordt omgezet in gelijkstroomvoeding en vervolgens de gelijkstroomvoeding wordt omgezet in wisselstroomvoeding met regelbare frequentie en spanning om de motor te voeden. Het circuit van een frequentieomvormer bestaat over het algemeen uit vier onderdelen: gelijkrichting, tussenliggende DC-link, omvormer en regeling. Het gelijkrichtgedeelte is een driefasenbruggelijkrichter, het invertergedeelte is een IGBT driefasenbrugomvormer en de uitgang is een PWM-golfvorm. De tussenliggende DC-link omvat filtering, DC-energieopslag en buffering van reactief vermogen.
Het werkingsprincipe van een servosysteem is eenvoudigweg gebaseerd op een open-loopregeling van een AC/DC-motor, waarbij snelheids- en positiesignalen via roterende encoders, roterende transformatoren, enz. naar de driver worden teruggekoppeld voor een gesloten-loop PID-regeling met negatieve feedback. Bovendien worden, met de huidige gesloten-loop in de driver, de nauwkeurigheid en tijdrespons van de motoruitgang na de ingestelde waarde aanzienlijk verbeterd door deze drie gesloten-loopregelingen. Het servosysteem is een dynamisch volgsysteem en de bereikte steady-state balans is eveneens een dynamische balans.
Het verschil tussen de twee
De technologie van AC-servo's zelf is gebaseerd op en past de technologie van frequentieomzetting toe. Gebaseerd op de servoregeling van DC-motoren, imiteert het de regelmethode van DC-motoren via de PWM-methode van frequentieomzetting. Met andere woorden, AC-servomotoren moeten frequentieomzetting ondergaan: frequentieomzetting houdt in dat eerst de wisselstroom van 50 of 60 Hz wordt gelijkgericht naar gelijkstroom, en deze vervolgens wordt omgezet in een frequentie-instelbare golfvorm, vergelijkbaar met sinus- en cosinuspulselektriciteit, via verschillende regelbare gatetransistoren (IGBT, IGCT, enz.) door middel van draaggolffrequentie- en PWM-aanpassing. Dankzij de instelbare frequentie kan de snelheid van AC-motoren worden aangepast (n=60 f/p, n-snelheid, f-frequentie, p-poolparen).
1. Verschillende overbelastingscapaciteiten
Servoaandrijvingen hebben doorgaans een overbelastingscapaciteit van 3 keer, waarmee het traagheidsmoment van traagheidsbelastingen bij het starten kan worden overwonnen. Frequentieregelaars staan daarentegen doorgaans een 1,5-voudige overbelasting toe.
2. Controle nauwkeurigheid
De regelnauwkeurigheid van servosystemen is veel hoger dan die van frequentieomvormers, en de regelnauwkeurigheid van servomotoren wordt meestal gewaarborgd door de roterende encoder aan de achterkant van de motoras. Sommige servosystemen hebben zelfs een regelnauwkeurigheid van 1:1000.
3. Verschillende toepassingsscenario's
Variabele frequentieregeling en servoregeling zijn twee soorten regelingen. De eerste behoort tot het gebied van transmissieregeling, terwijl de tweede tot het gebied van bewegingsregeling behoort. De eerste is gericht op het voldoen aan de eisen van algemene industriële toepassingen met lage prestatie-indicatoren en het nastreven van lage kosten. De andere is gericht op het nastreven van hoge precisie, hoge prestaties en een hoge respons.
4. Verschillende acceleratie- en deceleratieprestaties
Zonder belasting kan de servomotor in maximaal 20 ms van een stationaire toestand naar 2000 tpm gaan. De acceleratietijd van de motor is afhankelijk van de massatraagheid van de motoras en de belasting. Meestal geldt: hoe groter de massatraagheid, hoe langer de acceleratietijd.
Marktconcurrentie tussen servo en frequentieomvormer
Vanwege de verschillen in prestaties en functionaliteit tussen frequentieregelaars en servo's, zijn hun toepassingen niet erg vergelijkbaar en richt de concurrentie zich voornamelijk op:
1. Concurrentie in technologische inhoud
In dezelfde sector zal de koper, als hij hoge en complexe technische eisen aan machines stelt, kiezen voor servosystemen. Anders zal hij kiezen voor frequentieomvormers. Hightech machines zoals CNC-bewerkingsmachines en gespecialiseerde elektronische apparatuur zullen kiezen voor servoproducten.
2. Prijsconcurrentie
De meeste kopers maken zich zorgen over de kosten en laten technologie vaak links liggen ten gunste van goedkopere omvormers. Zoals bekend is de prijs van servosystemen vele malen hoger dan die van frequentieomvormers.
Hoewel de toepassing van servosystemen nog niet wijdverbreid is, met name binnenlandse servosystemen, worden ze in vergelijking met buitenlandse servoproducten zelden gebruikt. Maar met de versnelling van de industrialisatie zullen mensen geleidelijk de voordelen van servosystemen inzien en zullen ook kopers zich erin herkennen. Evenzo zal de binnenlandse servotechnologie zich blijven ontwikkelen, of dit nu gebaseerd is op lucratieve winsten of een gevoel van historische missie om het land nieuw leven in te blazen. Wij geloven dat steeds meer fabrikanten zullen investeren in onderzoek en ontwikkeling van servosystemen. Dit zal dan de bloeiperiode van de Chinese "servo-industrie" inluiden.