ผู้จำหน่ายอุปกรณ์เบรกประหยัดพลังงานเซอร์โวขอเตือนว่าไดรเวอร์เซอร์โวใช้สำหรับขับเคลื่อนมอเตอร์เซอร์โว ซึ่งอาจเป็นมอเตอร์สเต็ปเปอร์หรือมอเตอร์อะซิงโครนัส AC ไดรเวอร์เหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้เพื่อกำหนดตำแหน่งที่รวดเร็วและแม่นยำ และมักใช้ในสถานการณ์ที่ต้องการความแม่นยำสูงในการเริ่มและหยุดการทำงาน
ตัวแปลงความถี่ถูกออกแบบมาเพื่อแปลงกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) ให้เป็นกระแสไฟฟ้าที่เหมาะสมสำหรับการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ เพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์ ปัจจุบันตัวแปลงความถี่บางรุ่นสามารถควบคุมเซอร์โวได้ ซึ่งหมายความว่าสามารถขับเคลื่อนเซอร์โวมอเตอร์ได้ แต่เซอร์โวไดรฟ์และตัวแปลงความถี่ยังคงแตกต่างกัน! เซอร์โวและตัวแปลงความถี่ต่างกันอย่างไร? โปรดดูรายละเอียดที่บรรณาธิการให้ไว้
คำจำกัดความสองประการ
ตัวแปลงความถี่คืออุปกรณ์ควบคุมพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ฟังก์ชันเปิด-ปิดของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้า เพื่อแปลงแหล่งจ่ายไฟความถี่ไฟฟ้าเป็นความถี่อื่น ตัวแปลงความถี่สามารถทำหน้าที่ต่างๆ เช่น การสตาร์ทแบบนุ่มนวล การควบคุมความเร็วความถี่แบบแปรผัน การปรับปรุงความแม่นยำในการทำงาน และการเปลี่ยนแปลงตัวประกอบกำลังไฟฟ้าสำหรับมอเตอร์อะซิงโครนัส AC
ตัวแปลงความถี่สามารถขับเคลื่อนมอเตอร์ความถี่แปรผันและมอเตอร์ AC ทั่วไป โดยทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมความเร็วของมอเตอร์เป็นหลัก
ตัวแปลงความถี่โดยทั่วไปประกอบด้วยสี่ส่วน: ชุดเรียงกระแส ตัวเก็บประจุความจุสูง อินเวอร์เตอร์ และตัวควบคุม
ระบบเซอร์โวคือระบบควบคุมอัตโนมัติที่ช่วยให้ตัวแปรควบคุมเอาต์พุต เช่น ตำแหน่ง ทิศทาง และสถานะของวัตถุ สามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในเป้าหมายอินพุต (หรือค่าที่กำหนด) ได้ หน้าที่หลักคือการขยาย แปลง และควบคุมกำลังไฟฟ้าให้เป็นไปตามข้อกำหนดของคำสั่งควบคุม ทำให้การควบคุมแรงบิด ความเร็ว และตำแหน่งของเอาต์พุตอุปกรณ์ขับเคลื่อนมีความยืดหยุ่นและสะดวกสบายอย่างยิ่ง
ระบบเซอร์โวคือระบบควบคุมป้อนกลับที่ใช้ในการติดตามหรือจำลองกระบวนการอย่างแม่นยำ หรือที่เรียกว่าระบบติดตามผล ในหลายกรณี ระบบเซอร์โวหมายถึงระบบควบคุมป้อนกลับโดยเฉพาะ โดยตัวแปรควบคุม (เอาต์พุตของระบบ) คือ การเคลื่อนที่เชิงกล ความเร็วการเคลื่อนที่ หรือความเร่ง หน้าที่ของระบบคือเพื่อให้แน่ใจว่าการเคลื่อนที่เชิงกลเอาต์พุต (หรือมุมการหมุน) ติดตามการเคลื่อนที่อินพุต (หรือมุมการหมุน) ได้อย่างแม่นยำ โครงสร้างของระบบเซอร์โวไม่ได้แตกต่างไปจากระบบควบคุมป้อนกลับรูปแบบอื่นๆ
ระบบเซอร์โวสามารถแบ่งออกได้เป็นเซอร์โวไฟฟ้าเครื่องกล เซอร์โวไฮดรอลิก และระบบเซอร์โวนิวแมติก ตามประเภทของอุปกรณ์ขับเคลื่อนที่ใช้ ระบบเซอร์โวพื้นฐานที่สุดประกอบด้วยแอคชูเอเตอร์เซอร์โว (มอเตอร์ กระบอกไฮดรอลิก) ส่วนประกอบป้อนกลับ และไดรเวอร์เซอร์โว หากต้องการให้ระบบเซอร์โวทำงานได้อย่างราบรื่น คุณต้องมีกลไกระดับสูง เช่น PLC การ์ดควบคุมการเคลื่อนที่เฉพาะทาง คอมพิวเตอร์ควบคุมอุตสาหกรรม และการ์ด PCI เพื่อส่งคำสั่งไปยังไดรฟ์เซอร์โว
หลักการทำงานของทั้งสอง
หลักการควบคุมความเร็วของตัวแปลงความถี่ถูกจำกัดด้วยปัจจัยหลักสี่ประการ ได้แก่ ความเร็ว n ของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส ความถี่ f ของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส อัตราการลื่นไถลของมอเตอร์ s และจำนวนขั้ว p ของมอเตอร์ ความเร็ว n เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความถี่ f และการเปลี่ยนความถี่ f สามารถเปลี่ยนความเร็วของมอเตอร์ได้ เมื่อความถี่ f เปลี่ยนแปลงในช่วง 0-50Hz ช่วงการปรับความเร็วของมอเตอร์จะกว้างมาก การควบคุมความเร็วความถี่แบบแปรผันทำได้โดยการเปลี่ยนความถี่ของแหล่งจ่ายไฟของมอเตอร์เพื่อปรับความเร็ว วิธีการหลักที่ใช้คือ AC-DC-AC ซึ่งแปลงแหล่งจ่ายไฟ AC ความถี่ไฟฟ้าเป็นแหล่งจ่ายไฟ DC ผ่านวงจรเรียงกระแสก่อน จากนั้นแปลงแหล่งจ่ายไฟ DC เป็นแหล่งจ่ายไฟ AC ที่มีความถี่และแรงดันไฟฟ้าที่ควบคุมได้เพื่อจ่ายให้กับมอเตอร์ วงจรของตัวแปลงความถี่โดยทั่วไปประกอบด้วยสี่ส่วน ได้แก่ วงจรเรียงกระแส วงจรเชื่อมต่อ DC ขั้นกลาง อินเวอร์เตอร์ และวงจรควบคุม ส่วนการเรียงกระแสคือวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์สามเฟสที่ควบคุมไม่ได้ ส่วนอินเวอร์เตอร์คืออินเวอร์เตอร์แบบบริดจ์สามเฟส IGBT และเอาต์พุตคือรูปคลื่น PWM การเชื่อมต่อ DC ระดับกลางประกอบด้วยการกรอง การกักเก็บพลังงาน DC และกำลังปฏิกิริยาบัฟเฟอร์
หลักการทำงานของระบบเซอร์โวนั้นอาศัยการควบคุมแบบวงเปิดของมอเตอร์ AC/DC โดยสัญญาณความเร็วและตำแหน่งจะถูกป้อนกลับไปยังไดรเวอร์ผ่านตัวเข้ารหัสแบบหมุน หม้อแปลงแบบหมุน ฯลฯ เพื่อควบคุมแบบป้อนกลับเชิงลบแบบวงปิด (PID) นอกจากนี้ เมื่อมีวงจรปิดอยู่ภายในไดรเวอร์ ความแม่นยำและการตอบสนองของมอเตอร์ตามค่าที่ตั้งไว้จะถูกปรับปรุงอย่างมากผ่านการปรับวงจรปิดทั้งสามแบบนี้ ระบบเซอร์โวเป็นระบบไดนามิกฟอลโลเวอร์ และความสมดุลในสภาวะคงตัวที่เกิดขึ้นก็เป็นแบบไดนามิกเช่นกัน
ความแตกต่างระหว่างทั้งสอง
เทคโนโลยีเซอร์โว AC เองนั้นอาศัยและประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการแปลงความถี่ โดยอาศัยการควบคุมเซอร์โวของมอเตอร์ DC เลียนแบบวิธีการควบคุมมอเตอร์ DC ผ่านวิธีการแปลงความถี่แบบ PWM กล่าวอีกนัยหนึ่ง มอเตอร์เซอร์โว AC ต้องมีกระบวนการแปลงความถี่ การแปลงความถี่คือการเรียงกระแสไฟฟ้ากระแสสลับ 50 หรือ 60 เฮิรตซ์เป็นไฟฟ้ากระแสตรง จากนั้นแปลงกลับเป็นคลื่นความถี่ที่ปรับความถี่ได้คล้ายกับคลื่นพัลส์ไซน์และโคไซน์ ผ่านทรานซิสเตอร์เกตที่ควบคุมได้หลากหลาย (IGBT, IGCT ฯลฯ) ผ่านการปรับความถี่พาหะและ PWM ด้วยความถี่ที่ปรับความถี่ได้นี้ จึงสามารถปรับความเร็วของมอเตอร์ AC ได้ (n = 60f/p, ความเร็ว n, ความถี่ f, คู่ขั้ว p)
1. ความสามารถในการรับน้ำหนักเกินที่แตกต่างกัน
โดยทั่วไปแล้วไดรฟ์เซอร์โวจะมีความสามารถในการรับน้ำหนักเกิน 3 เท่า ซึ่งสามารถใช้เพื่อเอาชนะโมเมนต์เฉื่อยของโหลดเฉื่อยในขณะเริ่มต้น ในขณะที่ตัวแปลงความถี่โดยทั่วไปจะอนุญาตให้รับน้ำหนักเกินได้ 1.5 เท่า
2. ควบคุมความแม่นยำ
ความแม่นยำในการควบคุมของระบบเซอร์โวสูงกว่าตัวแปลงความถี่มาก และความแม่นยำในการควบคุมมอเตอร์เซอร์โวมักจะได้รับการรับรองโดยตัวเข้ารหัสแบบหมุนที่ปลายด้านหลังของเพลามอเตอร์ ระบบเซอร์โวบางระบบมีความแม่นยำในการควบคุมถึง 1:1000
3. สถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน
การควบคุมความถี่แปรผันและการควบคุมเซอร์โวเป็นการควบคุมสองประเภท ประเภทแรกอยู่ในสาขาการควบคุมการส่งกำลัง ส่วนประเภทที่สองอยู่ในสาขาการควบคุมการเคลื่อนที่ ประเภทแรกคือการตอบสนองความต้องการของการใช้งานอุตสาหกรรมทั่วไปที่มีตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพต่ำและต้นทุนต่ำ อีกประเภทหนึ่งคือความแม่นยำสูง ประสิทธิภาพสูง และการตอบสนองสูง
4. ประสิทธิภาพการเร่งความเร็วและการชะลอความเร็วที่แตกต่างกัน
ภายใต้สภาวะไม่มีโหลด มอเตอร์เซอร์โวสามารถประมวลผลจากสภาวะนิ่งถึง 2,000 รอบต่อนาทีได้ภายในเวลาไม่เกิน 20 มิลลิวินาที เวลาเร่งความเร็วของมอเตอร์สัมพันธ์กับความเฉื่อยของเพลามอเตอร์และโหลด โดยทั่วไป ยิ่งความเฉื่อยมาก เวลาเร่งความเร็วก็จะยิ่งนานขึ้น
การแข่งขันทางการตลาดระหว่างเซอร์โวและตัวแปลงความถี่
เนื่องจากความแตกต่างในประสิทธิภาพและฟังก์ชันการทำงานระหว่างตัวแปลงความถี่และเซอร์โว การใช้งานจึงไม่เหมือนกันมากนัก และการแข่งขันหลักมุ่งเน้นไปที่:
1. การแข่งขันด้านเนื้อหาเทคโนโลยี
ในสาขาเดียวกัน หากผู้ซื้อมีความต้องการทางเทคนิคเครื่องจักรสูงและซับซ้อน พวกเขาจะเลือกใช้ระบบเซอร์โว มิฉะนั้น พวกเขาจะเลือกใช้ผลิตภัณฑ์ตัวแปลงความถี่ เครื่องจักรไฮเทค เช่น เครื่องมือกล CNC และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เฉพาะทาง จะเลือกใช้ผลิตภัณฑ์เซอร์โว
2. การแข่งขันด้านราคา
ผู้ซื้อส่วนใหญ่กังวลเกี่ยวกับต้นทุนและมักมองข้ามเทคโนโลยีเพื่อเลือกใช้อินเวอร์เตอร์ราคาถูกกว่า เป็นที่ทราบกันดีว่าราคาของระบบเซอร์โวนั้นสูงกว่าราคาผลิตภัณฑ์ตัวแปลงความถี่หลายเท่า
แม้ว่าการประยุกต์ใช้ระบบเซอร์โวจะยังไม่แพร่หลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งระบบเซอร์โวภายในประเทศ แต่ก็แทบจะไม่มีการนำมาใช้ในสถานการณ์ต่าง ๆ เมื่อเทียบกับผลิตภัณฑ์เซอร์โวจากต่างประเทศ แต่ด้วยความก้าวหน้าทางอุตสาหกรรมที่เติบโตอย่างรวดเร็ว ผู้คนจะค่อยๆ ตระหนักถึงข้อดีของระบบเซอร์โว และผู้ซื้อก็จะยอมรับระบบเซอร์โวเช่นกัน ในทำนองเดียวกัน เทคโนโลยีเซอร์โวภายในประเทศจะยังคงพัฒนาต่อไป ไม่ว่าจะบนพื้นฐานของผลกำไรที่มั่งคั่ง หรือพันธกิจทางประวัติศาสตร์ในการฟื้นฟูประเทศ เราเชื่อว่าผู้ผลิตจะลงทุนด้านการวิจัยและพัฒนาระบบเซอร์โวมากขึ้นเรื่อย ๆ ซึ่งในช่วงเวลาดังกล่าว จะเป็นจุดเริ่มต้นของยุครุ่งเรืองของ "อุตสาหกรรมเซอร์โว" ของจีน