סרוו מוטורס נגד סטפר מוטורס

מָבוֹא

אוטומציה היא תחום המתמקד בעיקר ביישומים תעשייתיים, שבו מנועי סרוו ממלאים תפקיד מרכזי-בדרך כלל משמשים כרכיבי הנעה במערכות הדורשות שליטה מדויקת על מהירות או מיקום. מעצבי ציוד אוטומטי מתמודדים לעתים קרובות עם האתגר של בחירת המנוע המתאים; בהתחשב בריבוי הדגמים והפרמטרים המוצעים על ידי הספקים, תהליך הבחירה יכול להיות מבלבל עבור עולים חדשים. מאמר זה חולק תובנות מעשיות שנלקחו מניסיונו המקצועי של המחבר כדי לסייע לקוראים בניווט בתהליך זה.

תרחישי יישום

מנועים המשמשים במערכות בקרת אוטומציה כוללים מנועי סרוו, מנועי צעד ומנועי-תדר משתנה (מונעים במהפך-). מנועי סרוו נבחרים בדרך כלל כאשר רכיב מסוים דורש רמה גבוהה יחסית של דיוק לגבי מהירות או בקרת מיקום.

מערכות כונן תדר משתנה- (VFD) שולטות במהירות המנוע על ידי שינוי תדר הכניסה. שיטה זו משמשת בדרך כלל למטרות ויסות מהירות בלבד.

השוואה בין מנועי סרוו למנועי צעד מגלה את ההבחנות הבאות:

א) מנועי סרוו משתמשים במערכות בקרה-סגורות, בעוד שמנועי צעד פועלים בדרך כלל במצב -לולאה פתוחה.

ב) מנועי סרוו משתמשים במקודדים סיבוביים למדידת מיקום בדיוק רב, בעוד שמנועי צעד מסתמכים על זוויות צעד נפרדות. בהיצע מוצרים טיפוסיים, דיוק המיקום של מנוע סרוו יכול להיות גבוה בסדרי גודל מזה של מנוע צעדים.

ג) ממשקי הבקרה של שני סוגי המנועים יכולים להיות דומים (למשל, ניצול אותות דופק וכיוון).

ספק כוח

מנועי סרוו מסווגים כמנועי סרוו AC או מנועי סרוו DC, בהתאם למקור הכוח שלהם. תהליך הבחירה הוא בדרך כלל פשוט: מכיוון שציוד אוטומטי סטנדרטי מופעל בדרך כלל על ידי ספק תעשייתי 380V או ספק רשת 220V, יש לבחור מנוע סרוו התואם ישירות למקור הכוח הזמין כדי למנוע את הצורך בהמרת הספק. מערכות ניידות-כגון פלטפורמות הסעות במחסנים אוטומטיים-מנצלות לעתים קרובות מתח DC מובנה, וכתוצאה מכך משתמשות בדרך כלל במנועי סרוו DC.

מחזיק בלמים

בעת תכנון מנגנון, חיוני לשקול האם-ובאילו נסיבות (למשל, במהלך הפסקת חשמל או כיבוי מערכת)-העומס עלול להסתובב או לרדת עקב כוח הכבידה. אם יש פוטנציאל לסיבוב או תנועה כאלה, יש לבחור במנוע סרוו המצויד בבלם אחיזה.

חישובי גודל

בהתבסס על הממדים שנקבעו קודם לכן, קבע את הדרישות למיקום ומהירות הביצוע ולאחר מכן בחר את מנגנון ההילוכים. בשלב זה ניתן לבחור את מערכת הסרוו ותיבת ההילוכים המתאימים.

פרמטרים מרכזיים שיש לקחת בחשבון במהלך תהליך הגודל כוללים:

כוח ומהירות

חשב את הספק ומהירות המנוע הנדרשים בהתבסס על סוג המנגנון ודרישות המהירות של העומס. בדרך כלל, אתה יכול גם לבחור יחס תיבת הילוכים שיתאים למאפייני המהירות של המנוע הנבחר.

בפועל, עבור תנועה אופקית, מקדם החיכוך והעומסים האווירודינמיים הפועלים על מנגנון ההולכה לרוב אינם בטוחים; לכן, לא ניתן להשתמש בנוסחה P=T * N / 9549 כדי לקבוע את המומנט הנדרש בדיוק מוחלט. במציאות, שיא ההספק הנדרש ממנוע הסרוו מתרחש לעתים קרובות במהלך שלבי האצה והאטה. שימוש בנוסחה T=F * R=m * a * R מאפשר הערכה סבירה של מומנט המנוע ויחס תיבת ההילוכים הנדרשים, כאשר *m* מייצג את מסת העומס, *a* מייצג את תאוצת העומס, ו-*R* מייצג את רדיוס הסיבוב של העומס.

שיקולים נוספים כוללים:

א) מרווח כוח מנוע.

ב) יעילות מנגנון ההולכה.

ג) האם דירוגי מומנט הכניסה והיציאה של תיבת ההילוכים עומדים בדרישות עם מקדם בטיחות מספיק.

ד) דרישות עתידיות פוטנציאליות להגברת המהירות.

בתעשיות מסורתיות מסוימות-כגון ייצור עגורנים, שבהם דרישות האצה אינן מחמירות במיוחד-מעצבים משתמשים לעתים קרובות בנוסחאות אמפיריות למטרות גודל.

הערה: עבור עומסים הכרוכים בתנועה אנכית, יש לכלול את התאוצה עקב כוח הכבידה בחישובים.

התאמת אינרציה

כדי להשיג שליטה-בדיוק גבוה בעומס, חיוני לשקול אם האינרציה של המנוע מותאמת כראוי לאינרציה של המערכת.

אין הסבר חד משמעי זמין באינטרנט בנוגע למה בדיוק יש צורך בהתאמת אינרציה. כלל אצבע מעשי נפוץ הוא להבטיח שהיחס בין אינרציה של המערכת המשתקפת (בציר המנוע) לאינרציה של המנוע עצמו לא יעלה על 10:1 (אם כי מגבלה ספציפית זו עשויה להשתנות בהתאם ליצרן-לדוגמה, סימנס). יחס נמוך יותר מביא בדרך כלל ליציבות שליטה רבה יותר, אך מחייב מנוע גדול יותר, ובכך מפחית את העלות-יעילות. למתודולוגיות חישוב מפורטות, עיין במשאבים תיאורטיים ברמת האוניברסיטה- בנושא מנגנונים מכניים.

דרישות דיוק

לאחר הסבר על יחס הפחתת תיבת ההילוכים ומנגנון ההילוכים, ודא שדיוק הבקרה של המנוע עומד בדרישות הספציפיות של העומס. הקפד לקחת בחשבון את החזרה (פינוי) בתוך תיבת ההילוכים, כמו גם כל משחק או רפיון הקיים ברכיבי ההילוכים.

תאימות שליטה

תיאום עם מהנדס התכנון החשמלי לגבי התאימות של ממשקי בקרה-באופן ספציפי, האם שיטת התקשורת של בקר הסרוו תואמת את זו של ה-PLC וסוג המקודד, והאם יש צורך לחשוף את נתוני המקודד.