A szervomotorok és léptetőmotorok különbsége

A szervomotorok és léptetőmotorok egyaránt gyakori elektromos működtető elemek, amelyeket pontos helyzet-, sebesség- és nyomatékszabályozásra használnak. Alapvető különbségek vannak a felépítésükben, működési elvükben és teljesítményjellemzőikben.
I. Működési elv és felépítés
Szervomotor:
Felépítés: A motorból (általában állandó mágneses szinkronmotor), egy nagy pontosságú pozícióérzékelőből (például enkóder) és egy meghajtóvezérlőből áll, zárt rendszert alkotva.
Működési elv: A meghajtó a vezérlőtől impulzussorozatot és irányjelet kap, majd ennek megfelelően forgatja a motort. A motor tengely hátsó végén lévő enkóder folyamatosan érzékeli a rotor pozícióját és fordulatszámát, és visszajelzi ezeket az adatokat a meghajtónak. A meghajtó összehasonlítja a visszajelzett értékeket az előírt parancsjellel, kiszámítja a hibát, majd ennek megfelelően korrigálja a kimeneti jelet a hiba kiküszöbölése érdekében.
Léptetőmotor:
Felépítés: A motorból (többfázisú tekercseléssel ellátott állórészből és állandó mágneses vagy reaktív maggal rendelkező forgórészből) és egy nyílt hurkú meghajtóból áll.
Működési elv: A meghajtó impulzusjeleket fogad, és sorrendben gerjeszti a motor fázistekercseit, aminek hatására a rotor meghatározott szögű lépéseket (lépésszögek) végezve forog. Működése nem támaszkodik pozíció-visszajelzésre, zárt hurkú szabályozás nélküli nyílt hurkú vezérlésről van szó.
II. Szabályozási módszer
Szervomotor: Zárt hurkos szabályozás kerül alkalmazásra. A rendszer folyamatosan visszajelzést kap valós idejű korrekcióhoz, így biztosítva, hogy a kimenet megfeleljen az előírt parancsnak.
Léptetőmotor: Nyílt hurkos szabályozást alkalmaz. Miután a rendszer kiad egy utasítást, feltételezi, hogy a motor pontosan végrehajtotta anélkül, hogy visszajelzés alapján ellenőrizné a végrehajtást.
III. Teljesítményjellemzők összehasonlítása
Nyomatéki jellemzők:
Szervomotor: Állandó nyomaték-kimeneti jellegzetességgel rendelkezik, és a névleges fordulatszám tartományon belül képes a névleges nyomaték leadására. Továbbá túlterhelhetőséggel is rendelkezik, általában rövid időre 2-3-szoros névleges nyomatékot tud kifejteni.
Léptetőmotor: A kimenő nyomaték élesen csökken a forgási sebesség növekedésével. Nincs túlterhelhetősége. Amennyiben a terhelő nyomaték meghaladja a motor maximális tartónyomatékát, a motor kiesik.
Fordulatszám-tartomány és stabilitás:
Szervomotor: Alacsony sebességnél simán működik, kiváló teljesítményt nyújt magas sebességeknél, és széles sebességállítási tartománnyal rendelkezik, akár több mint 1:5000-es arányig.
Léptetőmotor: Alacsony sebességnél hajlamos rezgésekre. Magas sebességeknél a nyomaték gyorsan csökken, és az effektív működési sebességtartomány viszonylag keskeny.
Pontosság és hiba:
Szervomotor: Pontossága az enkóder felbontásától függ. A rendszerhiba (a parancs és a visszajelzés közötti különbség) átmeneti jellegű, és a zárt szabályozási kör valós időben korrigálja. Nincs halmozódó hiba.
Léptetőmotor: Pontossága a motor lépésnagyságától függ. Halmozódó hibája van, ami azt jelenti, hogy az egyes lépések hibái fokozatosan összeadódnak. Túlterhelés esetén a motor szinkronba kerülhet, ami pozícióhibához vezethet.
Válaszidő teljesítmény:
Szervomotor: Gyors válaszidő, kiváló gyorsulási teljesítmény, ideális olyan alkalmazásokhoz, ahol gyors indítás/leállítás és dinamikus terhelésváltozás szükséges.
Léptetőmotor: Lassú válasz, gyenge nagysebességű indítási képesség és hosszú gyorsulási idő.
Rezgés és zaj:
Szervomotor: Sima futás, alacsony zajszint, különösen alacsony sebességnél.
Léptetőmotor: Sajátos rezgés- és zajproblémákkal rendelkezik, amelyek különösen a rezonancia közelében jelentősek.
IV. Alkalmazási területek
Szervomotor: Olyan alkalmazásokhoz alkalmas, amelyek nagy pontosságot, magas sebességet, magas dinamikus választ és nyomaték-túlterhelést igényelnek. Ilyenek például az ipari robotok, CNC gépek, felsőkategóriás automatizálási berendezések és az űrtechnológia területei.
Léptetőmotor: Költséghatékony, közepes-alacsony sebességű, stabil terhelésű és alacsony simasági igényű nyílt hurkú szabályozási alkalmazásokhoz alkalmas. Példák: 3D nyomtatók, asztali CNC gépek, szkennerkészülékek és irodai automatizálási eszközök.
V. Költség és összetettség
Szervomotor: A rendszer összetett (a motorból, nagy felbontású enkóderből és fejlett meghajtóból áll), és magas költségű.
Léptetőmotor: Egyszerű rendszer, alacsony költség, könnyen telepíthető és hibakereshető.
A választás az adott alkalmazás teljesítményre, pontosságra, dinamikus válaszra és költségekre vonatkozó általános követelményeitől függ.