Rozdiel medzi servomotormi a krokovými motormi

Servomotory a krokové motory sú oba bežné elektrické pohonné komponenty, ktoré sa používajú na presnú kontrolu polohy, rýchlosti a krútiaceho momentu. Majú zásadné rozdiely v štruktúre, pracovnom princípe a prevádzkových charakteristikách.
I. Pracovný princíp a štruktúra
Servomotor:
Štruktúra: Skladá sa z motora (zvyčajne synchronného motora s permanentnými magnetmi), vysokopresného snímača polohy (napr. enkodéra) a ovládacieho regulátora, čo tvorí uzavretú regulačnú slučku.
Princíp činnosti: Riadiaca jednotka prijíma sekvenciu impulzov a smerový signál od regulátora a ovláda tak otáčanie motora. Enkodér na zadnom konci hriadeľa motora detekuje polohu a rýchlosť rotora v reálnom čase a spätnou väzbou posiela signály do riadiacej jednotky. Riadiaca jednotka porovnáva spätnoväzobný signál so signálom príkazu, vypočíta chybu a upraví výstup tak, aby túto chybu eliminovala.
Krokový motor:
Štruktúra: Skladá sa z teliesa motora (so viacfázovými vinutiami na statori a rotorom s permanentným magnetom alebo reaktívnym jadrom) a otvorenej riadiacej jednotky.
Princíp činnosti: Riadiaca jednotka prijíma impulzné signály a postupne napája vinutia jednotlivých fáz motora, čím spôsobuje postupné otočenie rotora o pevný uhol (krok). Prevádzka nepoužíva spätnú väzbu polohy a ide o riadenie v otvorenej slučke.
II. Spôsob riadenia
Servomotor: Používa sa uzavretá riadiaca slučka. Systém nepretržite prijíma spätnú väzbu pre reálnu korekciu, čo zabezpečuje, že výstup zodpovedá príkazu.
Krokový motor: Používa otvorenú riadiacu slučku. Po vydaní príkazu systém predpokladá, že motor presne vykonal požadovaný pohyb, bez mechanizmu overenia cez spätnú väzbu.
III. Porovnanie prevádzkových charakteristík
Charakteristiky krútiaceho momentu:
Servomotor: Má konštantnú charakteristiku výstupného krútiaceho momentu a dokáže v rozsahu menovej rýchlosti vytvárať menovitý krútiaci moment. Navyše má schopnosť preťaženia a po krátku dobu dokáže vytvoriť 2 až 3-násobok menovitého momentu.
Krokový motor: Výstupný krútiaci moment prudko klesá so zvyšovaním otáčok. Nemá schopnosť preťaženia. Ak záťažový moment prekročí maximálny udržovací moment motora, dôjde k stratě krokov.
Rozsah otáčok a stabilita:
Servomotor: Plynule pracuje pri nízkych otáčkách, má vynikajúce výkony pri vysokých otáčkach a ponúka široký rozsah nastavenia rýchlosti, až viac ako 1:5000.
Krokový motor: Pri nízkych otáčkach má tendenciu k vibráciám. Pri vysokých otáčkach sa krútiaci moment rýchlo znižuje a efektívny prevádzkový rozsah otáčok je relatívne úzky.
Presnosť a chyba:
Servomotor: Jeho presnosť závisí od rozlíšenia enkodéra. Chyba systému (rozdiel medzi príkazom a spätnou väzbou) je prechodná a uzavretá smerová slučka ju opraví v reálnom čase. Kumulatívna chyba neexistuje.
Krokový motor: Presnosť závisí od krokového uhla motora. Existuje kumulatívna chyba, čo znamená, že chyba každého jednotlivého kroku sa postupne hromadí. Pri preťažení motor stratí synchronizáciu, čo spôsobí chyby polohy.
Odozva výkonu:
Servomotor: Rýchla odozva, vynikajúce zrýchľovacie vlastnosti, vhodný pre aplikácie vyžadujúce rýchle štartovanie/zastavovanie a zmeny dynamického zaťaženia.
Krokový motor: Pomalá odozva, zlá schopnosť štartu pri vysokých rýchlostiach a dlhá doba zrýchľovania.
Vibrácie a hluk:
Servomotor: Beží hladko s nízkym hlukom, najmä pri nízkych rýchostiach.
Krokový motor: Má vlastné problémy s vibráciami a hlukom, ktoré sú obzvlášť zreteľné v blízkosti rezonančného bodu.
IV. Prípady použitia
Servomotor: Vhodný pre aplikácie vyžadujúce vysokú presnosť, vysokú rýchlosť, vysokú dynamickú odozvu a preťaženie točivého momentu. Príklady zahrňujú priemyselné roboty, CNC stroje, vysokej triedy automatizačné zariadenia a odvetvia leteckej a kozmickej techniky.
Krokový motor: Vhodný pre cenovo citlivé aplikácie, stredné až nízke rýchlosti, stabilnú záťaž a scenáre s nízkymi požiadavkami na hladkosť pri aplikáciách s otvorenou slučkou. Príklady zahrňujú 3D tlačiarne, stolné CNC stroje, skenery a kancelárske automatizačné zariadenia.
V. Náklady a zložitosť
Servomotor: Systém je zložitý (vrátane motora, enkodéra s vysokým rozlíšením a pokročilého riadiaceho zariadenia) a má vysoké náklady.
Krokový motor: Jednoduchý systém, nízke náklady, ľahká inštalácia a ladenie.
Voľba závisí od celkových požiadaviek konkrétneho použitia na výkon, presnosť, dynamickú odozvu a náklady.