Os fornecedores de equipamentos de frenagem servo com economia de energia lembram que os servoacionadores são usados para acionar servomotores, que podem ser motores de passo ou motores assíncronos CA. Eles são usados principalmente para obter um posicionamento rápido e preciso, sendo comuns em situações onde é necessária alta precisão para operações de partida e parada.
Um conversor de frequência é projetado para converter energia CA em corrente adequada para regular a velocidade do motor, permitindo seu acionamento. Atualmente, alguns conversores de frequência também podem realizar o controle de servomotores, ou seja, podem acionar servomotores. No entanto, servomotores e conversores de frequência são coisas diferentes! Qual a diferença entre um servomotor e um conversor de frequência? Veja a explicação detalhada fornecida pelo editor.
Duas definições
Um conversor de frequência é um dispositivo de controle de energia elétrica que utiliza a função liga-desliga de dispositivos semicondutores de potência para converter a frequência da rede elétrica em outra frequência. Ele pode realizar funções como partida suave, regulação de velocidade por frequência variável, melhoria da precisão operacional e alteração do fator de potência para motores assíncronos de corrente alternada.
O conversor de frequência pode acionar motores de frequência variável e motores CA comuns, servindo principalmente como um regulador de velocidade do motor.
Um conversor de frequência geralmente consiste em quatro partes: unidade retificadora, capacitor de alta capacidade, inversor e controlador.
Um sistema servo é um sistema de controle automático que permite que as variáveis controladas na saída, como a posição, a orientação e o estado de um objeto, acompanhem quaisquer mudanças na entrada (ou valor predefinido). Sua principal função é amplificar, transformar e regular a potência de acordo com as necessidades do comando de controle, tornando o controle de torque, velocidade e posição do dispositivo de acionamento muito flexível e conveniente.
Um sistema servo é um sistema de controle de realimentação usado para seguir ou reproduzir um processo com precisão. Também conhecido como sistema de acompanhamento. Em muitos casos, um sistema servo se refere especificamente a um sistema de controle de realimentação onde a variável controlada (saída do sistema) é o deslocamento mecânico, a velocidade de deslocamento ou a aceleração. Sua função é garantir que o deslocamento mecânico de saída (ou ângulo de rotação) acompanhe com precisão o deslocamento de entrada (ou ângulo de rotação). A composição estrutural dos sistemas servo não é fundamentalmente diferente de outras formas de sistemas de controle de realimentação.
Os sistemas servo podem ser divididos em sistemas servo eletromecânicos, sistemas servo hidráulicos e sistemas servo pneumáticos, de acordo com o tipo de componentes de acionamento utilizados. O sistema servo mais básico inclui servoatuadores (motores, cilindros hidráulicos), componentes de feedback e servodrivers. Para que o sistema servo funcione corretamente, também é necessário um mecanismo de nível superior, um CLP (Controlador Lógico Programável) e placas de controle de movimento especializadas, computadores de controle industrial com placas PCI, para enviar instruções aos servodrivers.
Princípio de funcionamento de ambos
O princípio de regulação de velocidade de um conversor de frequência é limitado principalmente por quatro fatores: a velocidade n do motor assíncrono, a frequência f do motor assíncrono, a taxa de escorregamento s do motor e o número de polos p do motor. A velocidade n é proporcional à frequência f, e a alteração da frequência f pode alterar a velocidade do motor. Quando a frequência f varia na faixa de 0 a 50 Hz, a faixa de ajuste da velocidade do motor é muito ampla. A regulação de velocidade por frequência variável é obtida alterando-se a frequência da fonte de alimentação do motor para ajustar a velocidade. O principal método utilizado é o CA-CC-CA, que primeiro converte a fonte de alimentação CA de frequência da rede elétrica em fonte de alimentação CC por meio de um retificador e, em seguida, converte a fonte de alimentação CC em fonte de alimentação CA com frequência e tensão controláveis para alimentar o motor. O circuito de um conversor de frequência geralmente consiste em quatro partes: retificação, barramento CC intermediário, inversor e controle. A parte de retificação é um retificador trifásico em ponte não controlado, a parte do inversor é um inversor trifásico em ponte com IGBT e a saída é uma forma de onda PWM. O enlace CC intermediário inclui filtragem, armazenamento de energia CC e amortecimento de potência reativa.
O princípio de funcionamento de um sistema servo baseia-se simplesmente no controle em malha aberta de um motor CA/CC, onde os sinais de velocidade e posição são realimentados ao controlador através de encoders rotativos, transformadores rotativos, etc., para controle PID em malha fechada com realimentação negativa. Além disso, com a corrente em malha fechada dentro do controlador, a precisão e as características de resposta temporal da saída do motor, seguindo o valor definido, são significativamente aprimoradas por meio desses três ajustes em malha fechada. O sistema servo é um sistema seguidor dinâmico, e o equilíbrio em regime permanente alcançado também é um equilíbrio dinâmico.
A diferença entre os dois
A tecnologia do servomotor CA baseia-se e aplica a tecnologia de conversão de frequência. Inspirada no controle servo de motores CC, ela imita o método de controle destes através da modulação por largura de pulso (PWM) para conversão de frequência. Em outras palavras, os servomotores CA precisam passar pelo processo de conversão de frequência: a conversão de frequência consiste em primeiro retificar a energia CA de 50 ou 60 Hz em energia CC e, em seguida, invertê-la para uma forma de onda com frequência ajustável, semelhante a pulsos senoidais e cossenos, através de diversos transistores de porta controlada (IGBT, IGCT, etc.), por meio do ajuste da frequência portadora e da modulação por largura de pulso (PWM). Devido à frequência ajustável, a velocidade dos motores CA pode ser controlada (n = 60f/p, onde n é a velocidade, f a frequência e p são os pares de polos).
1. Diferentes capacidades de sobrecarga
Os servoacionamentos geralmente possuem uma capacidade de sobrecarga de 3 vezes, que pode ser usada para superar o momento de inércia de cargas inerciais no momento da partida, enquanto os conversores de frequência geralmente permitem uma sobrecarga de 1,5 vezes.
2. Precisão de controle
A precisão de controle dos sistemas servo é muito superior à dos conversores de frequência, e a precisão de controle dos servomotores é geralmente garantida pelo encoder rotativo na extremidade traseira do eixo do motor. Alguns sistemas servo chegam a ter uma precisão de controle de 1:1000.
3. Diferentes cenários de aplicação
O controle de frequência variável e o servocontrole são duas categorias de controle. O primeiro pertence ao campo do controle de transmissão, enquanto o segundo pertence ao campo do controle de movimento. Um visa atender aos requisitos de aplicações industriais gerais com baixos indicadores de desempenho, buscando baixo custo. O outro visa alta precisão, alto desempenho e alta capacidade de resposta.
4. Desempenho diferenciado em aceleração e desaceleração
Em condições de vazio, o servomotor pode acelerar de um estado estacionário até 2000 rpm em no máximo 20 ms. O tempo de aceleração do motor está relacionado à inércia do eixo do motor e à carga. Normalmente, quanto maior a inércia, maior o tempo de aceleração.
Competição de mercado entre servo e conversor de frequência
Devido às diferenças de desempenho e funcionalidade entre conversores de frequência e servomotores, suas aplicações não são muito semelhantes, e a principal competição se concentra em:
1. Concorrência em conteúdo tecnológico
No mesmo segmento, se o comprador tiver requisitos técnicos elevados e complexos para máquinas, optará por sistemas servo. Caso contrário, escolherá produtos com conversores de frequência. Máquinas de alta tecnologia, como máquinas-ferramenta CNC e equipamentos eletrônicos especializados, utilizarão produtos servo.
2. Competição de preços
A maioria dos compradores se preocupa com os custos e muitas vezes negligencia a tecnologia em favor de inversores mais baratos. Como é sabido, o preço dos sistemas servo é várias vezes maior que o dos conversores de frequência.
Embora a aplicação de sistemas servo ainda não seja generalizada, especialmente os sistemas servo nacionais, que são raramente utilizados em comparação com os produtos servo estrangeiros, com a aceleração da industrialização, as pessoas gradualmente perceberão as vantagens dos sistemas servo, e estes também serão reconhecidos pelos compradores. Da mesma forma, a tecnologia servo nacional não deixará de avançar, seja pela busca de retornos lucrativos ou pelo senso de missão histórica de revitalizar o país. Acreditamos que cada vez mais fabricantes investirão em pesquisa e desenvolvimento de sistemas servo. Nesse momento, entraremos no período de auge da "indústria servo" da China.