Avantages et inconvénients des moteurs servo
Maintenant que nous en avons appris sur les moteurs à commande de mouvement, nous pouvons commencer à explorer certains avantages et inconvénients lors de la sélection, principalement entre le servomoteur et le moteur pas à pas. Dans cette leçon, nous discutons des avantages et des inconvénients des servomoteurs par rapport aux moteurs pas à pas.
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Tout d’abord, souvenons-nous de ce que nous avons appris sur les bases du servomoteur. Le servomoteur a la même construction que le moteur à courant continu, il comporte un stator, un rotor et des ensembles de contrôle.
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Il a également une rétroaction pour contrôler la vitesse et le couple.
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Un servomoteur est un appareil électrique autonome qui permet de faire pivoter des pièces d'une machine avec un rendement élevé et avec une grande précision.
L'arbre de sortie de ce moteur peut être déplacé d'un angle, d'une position et d'une vitesse particuliers par rapport à un moteur standard.
Le servomoteur utilise un moteur standard et le couple avec un capteur pour le retour de position.
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Le contrôleur est la partie la plus importante du servomoteur conçu et utilisé spécifiquement à cette fin.
Le servomoteur est un mécanisme en boucle fermée qui intègre une rétroaction de position afin de contrôler la vitesse et la position de rotation ou linéaires.
Le moteur est commandé avec un signal électrique, analogique ou numérique, qui détermine la quantité de mouvement qui représente la position de commande finale pour l'arbre.
Un type de codeur sert de capteur fournissant un retour de vitesse et de position. Ce circuit est construit à l'intérieur du boîtier du moteur, généralement équipé d'un système à engrenages.
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L'une des principales différences entre les servomoteurs et les moteurs pas à pas est que les servomoteurs utilisent une boucle de régulation, ce qui nécessite un retour d'information de position.
La boucle de commande du servomoteur utilise les informations en retour du moteur pour l'aider à atteindre la position et la vitesse souhaitées.
Ces boucles de contrôle sont disponibles dans une variété de types électromécaniques. Le logiciel du contrôleur ou de l'automate utilisera généralement une boucle de contrôle PID (proportionnelle, intégrale, dérivée) pour les servomoteurs afin d'obtenir une vitesse, une accélération et une distance précises.
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Lorsque vous utilisez une boucle de contrôle telle qu'un PID, vous devrez peut-être régler le servomoteur.
L'un des inconvénients d'un servomoteur est que le réglage d'un moteur peut être un processus très difficile et fastidieux, mais la boucle PID est également un avantage permettant de mieux contrôler le comportement du moteur.
Étant donné que les servo-moteurs disposent d'une boucle de contrôle pour surveiller la vitesse et la distance du courant, ils sont pour la plupart plus fiables que les moteurs pas à pas.
Par exemple, lorsqu'un moteur pas à pas perd un pas pour une raison quelconque, il n'y a pas de boucle de régulation pour compenser l'erreur de mouvement.
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La boucle de contrôle dans un servomoteur surveille en permanence les attributs de contrôle critiques du chemin et effectuera les ajustements nécessaires en cas d'erreur de mouvement.
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Comme les moteurs pas à pas, les servo-moteurs sont disponibles en tant que moteurs rotatifs conventionnels et servo-moteurs linéaires. Ils présentent plusieurs avantages qui amènent un nombre croissant de constructeurs de machines à favoriser les servo-moteurs pour améliorer leurs performances globales.
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En général, les servo-moteurs fonctionnent plus facilement que les moteurs pas à pas, sauf en cas de micro-pas à pas.
Un moteur asservi fournit généralement 2 à 3 fois la vitesse d'un moteur pas à pas typique à mesure que sa vitesse augmente, le couple (la force de torsion qui tend à provoquer la rotation) du servomoteur reste constant, ce qui donne de meilleurs résultats qu'un moteur pas à pas. à des vitesses plus élevées, généralement supérieures à 1000 tr / min.
Il est important de noter que la vitesse nominale continue du servomoteur est supérieure à celle du moteur pas à pas comparable.
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Lorsque nous comparons les performances du moteur pas à pas à celles du servomoteur, l’observateur remarquera un léger avantage de couple en faveur du moteur pas à pas à bas régime, inférieur à 1000.
Cependant, une fois que les RMP ont dépassé cette limite de 1 000 tr / min, les performances de couple du moteur pas à pas diminuent considérablement, et les performances vitesse / couple du servomoteur présentent l'avantage.
Le servomoteur ne peut fonctionner dans cette plage de couple de pointe que pendant un court intervalle et doit permettre à la chaleur produite d'être dissipée, mais le servomoteur fonctionnant dans cette plage de fonctionnement constitue un avantage du servomoteur.
Cet avantage de couple remarquable des moteurs servo fonctionnant à des vitesses élevées peut atteindre facilement des vitesses de 3 000 tr / min et il n'est pas rare que certains servo-moteurs atteignent des vitesses de 5 000, 6 000 et même de 8 000 tr / min tout en maintenant un couple utilisable.
Les servo-moteurs ont un avantage avec des algorithmes de contrôle sophistiqués inhérents, offrant certaines fonctionnalités de contrôle qui ne sont tout simplement pas disponibles dans la plupart des contrôleurs de moteur pas à pas.
Avec les avantages du contrôle de couple, de nombreuses applications réalisent tous les mouvements de pressage, de maintien, de poussée et de torsion nécessaires à des couples très précis.
Si le couple appliqué est trop élevé, il peut en résulter un écrasement du widget.
Si le couple est trop faible, une force de maintien insuffisante est créée et le résultat final peut être un glissement, entraînant des défauts ou un gaspillage de produit.
De nombreux servo-variateurs fournissent des paramètres de couple permettant de contrôler rapidement et facilement le couple nécessaire pour une application particulière.
La précision est un avantage du servomoteur. Il y a toujours une chance que le moteur pas à pas connaisse un faux pas ou un décrochage qui pourrait ne pas être détecté.
Dans ces situations, le moteur pas à pas n’indique rien et au moment où l’erreur est remarquée, il est possible que beaucoup de temps se soit écoulé avec des résultats indésirables.
Les servomoteurs utilisent des dispositifs de retour de position et de vitesse qui peuvent inclure l'utilisation de codeurs pour détecter une erreur de position dans un système et fournir une correction de trajectoire pour que cette erreur atteigne les performances souhaitées de la machine.
Ainsi, avec un servomoteur, l'utilisation inhérente d'un codeur ne permet pas de détecter les erreurs de position.
Un servo variateur lit en permanence les données de la position actuelle et compare ce retour à la position commandée. Il calcule l'erreur, puis fournit au servo-moteur une commande mise à jour proportionnelle au degré de l'erreur.
Par conséquent, un servomoteur essaiera en permanence de corriger les erreurs éventuelles et l'entraînera selon les besoins pour déplacer la charge à la position souhaitée. Cette correction d'erreur est effectuée pour le couple, la vitesse et / ou la position du servomoteur.
De plus, les servo variateurs ont l'avantage supplémentaire d'inclure une limite d'erreur de défaut de position.
Si le nombre d'erreur de position renvoyé par le codeur dépasse une limite, le contrôleur de servomoteur bloque le moteur, empêchant ainsi tout mouvement irrégulier susceptible de causer des dommages à l'équipement, aux produits ou aux personnes.
De plus, la limite d'erreur de positionnement peut être ajustée, permettant un contrôle plus précis et mieux défini.
Les servomoteurs correctement réglés sont extrêmement silencieux. La principale source de bruit dans les applications asservies est souvent la transmission ou le roulement.
En comparaison, les moteurs pas à pas émettent généralement environ 68 dB en fonctionnement.
Par le passé, la volonté de réduire les coûts a souvent dicté l’utilisation de technologies moins coûteuses telles que les moteurs pas à pas.
Cependant, les pressions croissantes exercées sur les concepteurs de machines et d’équipements pour maximiser l’efficacité des machines, et maintenant avec la disponibilité de servomoteurs à faible coût et de dispositifs de retour de position, accordent une plus grande attention aux avantages offerts par les technologies Servo Motor.
Lors de l'achat de servomoteurs (ou de moteurs pas à pas), les conceptions standard aident à concurrencer et offrent aux équipementiers (OEM) et aux utilisateurs finaux un avantage en termes de compétitivité et de facilité d'entretien.
NEMA (acronyme de National Electrical Manufacturers Association) et IEC (acronyme de International Electro Technical Commission) regroupent les sociétés membres qui fabriquent des produits utilisés dans la production, le transport, la distribution, le contrôle et l'utilisation finale de l'électricité.
L’objectif est de promouvoir la compétitivité de l’industrie internationale des produits électriques grâce à l’élaboration de normes.
L'avantage d'utiliser des moteurs de taille standard est que les clients peuvent remplacer de manière fiable et assurer une compatibilité et un ajustement dimensionnel lorsqu'un moteur provient d'une société et est remplacé par un moteur d'une autre société. Vous pouvez facilement visualiser comment les normes aideront à promouvoir la compétitivité dans le secteur des servomoteurs électriques.
Pour être juste, il convient de prendre en compte certains désavantages lors de la détermination et de la sélection du type de solution de commande de mouvement approprié. Passons brièvement en revue quelques-uns de ces inconvénients.
Un servo-moteur et une solution d'entraînement sont plus coûteux qu'une solution de moteur pas à pas en raison du dispositif complexe de rétroaction de codeur présent dans le matériel du servo-variateur et des algorithmes requis pour entraîner le moteur avec les signaux de commande appropriés.
La capacité de performance supplémentaire des Servo Motors est plus onéreuse que celle d’un moteur pas à pas de taille appropriée.
Un autre inconvénient est la complexité de la configuration d’une solution Servo Motor. Les servo moteurs nécessitent un réglage, comme mentionné précédemment.
Le réglage est une méthode par laquelle l’utilisateur optimise les algorithmes internes et l’électronique pour le contrôle physique du couple, de la vitesse et de la position du moteur.
Le processus de réglage nécessite une modification et un ajustement continus des signaux de sortie du servo variateur au moteur afin que le résultat final soit obtenu pour la meilleure régularité, précision et efficacité.
Le réglage des servomoteurs est une tâche ardue, souvent difficile et qui prend du temps. Il est devenu un art de réaliser la perfection requise pour obtenir la précision requise. La recherche indique que le réglage d'un servo variateur peut durer jusqu'à 6 heures ou plus.
Alors que de nombreux fabricants et fournisseurs de servomoteurs continuent d'améliorer les outils disponibles pour effectuer la tâche de réglage, il est toujours recommandé de sélectionner une combinaison variateur de servomoteur offrant des outils permettant de minimiser le travail requis pour régler le servo.
Un exemple pourrait être la sélection d'un servomoteur adapté avec un contrôleur conçu pour fonctionner ensemble.
Résumons maintenant les principaux avantages et inconvénients du servomoteur.
Les principaux avantages du servomoteur sont les suivants:
Puissance de sortie élevée par rapport à la taille et au poids du moteur.
Le codeur détermine la précision et la résolution.
Haute efficacité. Il peut approcher 90% à des charges légères.
Rapport couple / inertie élevé. Les servomoteurs peuvent accélérer rapidement les charges.
A 2-3 fois plus de puissance continue pendant de courtes périodes.
A 5-10 fois plus de couple nominal pendant de courtes périodes.
Les servomoteurs atteignent une vitesse élevée avec des valeurs de couple élevées.
Calme à grande vitesse.
L'utilisation du codeur offre une précision et une résolution supérieures avec un contrôle en boucle fermée.
Les principaux inconvénients du servomoteur sont les suivants:
Le servomoteur devient imprévisible lorsque quelque chose se brise. Donc, des circuits de sécurité sont nécessaires.
Le contrôleur complexe nécessite un support encodeur et électronique.
Le couple maximal est limité à un cycle de service de 1%. Les servomoteurs peuvent être endommagés par une surcharge prolongée.
Les réducteurs sont souvent nécessaires pour fournir de l'énergie à des vitesses plus élevées.
Le coût global plus élevé du système et le coût d'installation d'un système de servomoteur peuvent être plus élevés que ceux d'un moteur pas à pas en raison de la nécessité de composants de retour.
Ceci conclut Avantages et inconvénients du servomoteur. J'espère que vous avez appris ce qu'il faut faire pour créer votre propre projet de contrôle du mouvement.
nous espérons que vous avez trouvé cela intéressant et que vous reviendrez pour plus de nos blogs éducatifs. partagez vos pensées et vos idées directement dans les commentaires.
Merci 😉