Krokové motory vs. Servomotory

Výběr mezi servomotorem a a krokový motor může být docela problém zahrnující vyvážení několika konstrukčních faktorů. Při výběru nejlepšího motoru pro vaši aplikaci hrají roli náklady, točivý moment, rychlost, zrychlení a obvody pohonu. Přezkoumali jsme jejich použití a silné stránky, abychom vám pomohli vybrat ten správný motor pro vaši aplikaci.

Celkové zjištění

Krokové a servomotory se liší dvěma hlavními způsoby: základní konstrukcí a způsobem ovládání. Oba poskytují rotační sílu k pohybu systému. Steppery mají více kroků nebo poloh, které motor dokáže udržet.

Celkově jsou servomotory nejlepší pro aplikace s vysokou rychlostí a vysokým točivým momentem. Konstrukce krokového motoru poskytuje konstantní přídržný moment bez nutnosti napájení motoru. Točivý moment krokového motoru při nízkých otáčkách je větší než u servomotoru stejné velikosti. Serva však mohou dosáhnout vyšší celkové rychlosti.

Počet kroků: Krokové motory nabízejí více rozmanitosti

Krokové motory mají obvykle 50 až 100 magnetických párů severních a jižních pólů generovaných buď permanentním magnetem nebo elektrickým proudem. Pro srovnání, servomotory mají méně pólů, často celkem 4 až 12.

Každý nabízí přirozený zastavovací bod pro hřídel motoru. Větší počet zarážek umožňuje krokovému motoru pohybovat se přesně a přesně mezi každým a umožňuje mu pracovat bez jakékoli zpětné vazby polohy pro mnoho aplikací. Servomotory často vyžadují a rotační kodér sledovat polohu hřídele motoru, zejména pokud potřebuje provádět přesné pohyby.

Hnací mechanismus: Steppery jsou přesnější

Pohon krokového motoru do přesné polohy je mnohem jednodušší než pohon servomotoru. U krokového motoru posune jediný hnací impuls hřídel motoru o jeden krok, z jednoho pólu na druhý. Vzhledem k tomu, že velikost kroku daného motoru je pevná při určitém počtu otáček, přesun do přesné polohy je záležitostí vyslání správného počtu impulsů.

Naproti tomu servomotory čtou rozdíl mezi aktuální polohou kodéru a polohou, do které dostaly příkaz, a upravují proud potřebný k přesunu do správné polohy. S dnešním digitální elektronika, krokové motory se mnohem snadněji ovládají než servomotory.

Výkon: Serva jsou lepší při vysokých rychlostech

Pro aplikace, které vyžadují vysokou rychlost a vysoký točivý moment, servomotory září. Krokové motory dosahují maximální rychlosti kolem 2 000 ot./min., zatímco servomotory jsou k dispozici mnohonásobně rychlejší. Servomotory si také udržují svůj točivý moment při vysokých otáčkách, až 90 % jmenovitého točivého momentu je k dispozici ze serva při vysokých otáčkách.

Serva jsou účinnější než krokové motory, s účinností mezi 80-90%. Servomotor může krátkodobě dodávat zhruba dvojnásobek jmenovitého točivého momentu, čímž poskytuje dostatek kapacity, ze které lze v případě potřeby čerpat. Kromě toho jsou servomotory tiché, dostupné v AC a DC pohona nevibrujte ani netrpí problémy s rezonancí.

Krokové motory ztrácejí značnou část svého točivého momentu, když se blíží maximální rychlosti řidiče. Typická je ztráta 80 % jmenovitého točivého momentu při 90 % maximální rychlosti. Krokové motory také nejsou tak dobré jako servomotory při zrychlování zátěže. Pokus o zrychlení zátěže příliš rychle, kde krokový pedál nemůže generovat dostatečný točivý moment, aby se mohl přesunout na další krok před dalším impulsem pohonu, bude mít za následek přeskočení kroku a ztrátu polohy.

Konečný verdikt

Výběr nejlepšího motoru pro vaši aplikaci závisí na několika klíčových kritériích návrhu pro váš systém, včetně náklady, požadavky na přesnost polohy, požadavky na krouticí moment, dostupnost výkonu pohonu a zrychlení požadavky.

Krokové motory jsou vhodnější pro aplikace s nižším zrychlením a vysokým přídržným momentem. Servomotory jsou schopny dodat větší výkon než krokové motory, ale vyžadují mnohem složitější obvody pohonu a polohovou zpětnou vazbu pro přesné polohování. Často vyžadují převodovky, zejména pro provoz při nižších otáčkách. Požadavek na převodovku a snímač polohy činí návrhy servomotorů mechanicky složitějšími a zvyšuje požadavky na údržbu systému.

Je-li nezbytná přesnost polohy, nesmí zatížení motoru nikdy překročit jeho krouticí moment, nebo musí být krokový pedál zkombinován s enkodérem polohy, aby byla zajištěna přesnost. Krokové motory také trpí problémy s vibracemi a rezonancí. Při určitých rychlostech, částečně závislých na dynamice zatížení, a krokový motor může vstoupit do rezonance a nemohou řídit náklad. To má za následek přeskakování kroků, zablokované motory, nadměrné vibrace a hluk.