Valg mellom en servomotor og en stepper motor kan være en utfordring som innebærer balanse mellom flere designfaktorer. Kostnadsoverveielser, dreiemoment, hastighet, akselerasjon og kjørekretser spiller alle en rolle ved valg av den beste motoren for søknaden din.
Grunnleggende forskjeller mellom stepper og servomotorer
Stepper- og servomotorer er forskjellige på to viktige måter, i grunnkonstruksjonen og hvordan de styres. Steppermotorer har et stort antall poler, magnetiske par nord- og sørpoler generert enten med en permanentmagnet eller en elektrisk strøm, typisk 50 til 100 poler. Til sammenligning har servomotorer svært få poler, ofte 4 til 12 totalt. Hver stolpe gir et naturlig stopppunkt for motorakslen. Jo større antall poler gjør det mulig for en stepper motor å bevege seg nøyaktig og nøyaktig mellom hver stolpe, og lar en stepper betjenes uten noen tilbakemelding på posisjonen for mange applikasjoner. Servomotorer krever ofte en posisjonsgiver for å holde styr på motorakselens posisjon, spesielt hvis det er nødvendig med nøyaktige bevegelser.
Å kjøre en stepper motor til en presis posisjon er mye enklere enn å kjøre en servomotor. Med en trinnmotor vil en enkelt drivpuls bevege motorakselen ett trinn, fra en pol til den neste. Siden trinnstørrelsen til en gitt motor er festet til en viss rotasjon, går det bare å sende riktig antall pulser til en presis posisjon. I motsetning til dette leser servomotorer forskjellen mellom gjeldende koderposisjon og posisjonen de ble beordret til, og bare strømmen kreves for å bevege seg til riktig posisjon. Med dagens digitale elektronikk er steppermotorer lettere å kontrollere enn servomotorer.
Stepper Fordeler
Stepper motorer tilbyr flere fordeler over servomotorer utover det større antall poler og enklere kjørekontroll. Utformingen av steppermotoren gir et konstant holdemoment uten at motoren skal bli drevet. Dreiemomentet til en stepper motor med lave hastigheter er større enn en servomotor av samme størrelse. En av de største fordelene med stepper motorer er deres relativt lave kostnader og tilgjengelighet.
Servo Fordeler
For applikasjoner der høy hastighet og høyt dreiemoment er nødvendig, skinner servomotorer. Stepper motorer sprer rundt hastigheter på 2000 RPM, mens servomotorer er tilgjengelige mange ganger raskere. Servomotorer opprettholder også momentvurdering ved høy hastighet. Opptil 90% av nominelt dreiemoment er tilgjengelig fra en servo med høy hastighet. Servomotorer er også mer effektive enn steppermotorer med effektivitet mellom 80-90%. En servomotor kan gi omtrent to ganger deres nominelle dreiemoment i korte perioder, noe som gir en kapasitet til å trekke fra når det trengs. I tillegg er servomotorer stille, tilgjengelige i AC- og DC-stasjon, og ikke vibrerer eller lider av resonansproblemer.
Stepper Begrensninger
For alle sine fordeler har steppermotorer noen begrensninger som kan forårsake betydelige implementerings- og driftsproblemer avhengig av søknaden din. Stepper motorer har ingen reservekraft. Faktisk mister steppermotorer en vesentlig del av momentet når de nærmer seg sin maksimale førerhastighet. Et tap på 80% av nominelt dreiemoment ved 90% av maksimalhastigheten er typisk. Stepper motorer er heller ikke så gode som servomotorer ved å akselerere en last. Forsøk på å akselerere en last for fort hvor stepper ikke kan generere nok dreiemoment for å gå videre til neste trinn før neste drivpuls vil resultere i et hoppet trinn og et tap i posisjon. Hvis posisjonsnøyaktigheten er avgjørende, må lasten på motoren aldri overstige dreiemomentet, eller stigen må kombineres med en posisjonskoder for å sikre posisjonsnøyaktighet. Steppermotorer lider også av vibrasjons- og resonansproblemer. Ved bestemte hastigheter, delvis avhengig av lastdynamikken, kan en stepper motor gå inn i resonans og ikke kunne kjøre lasten.
Dette resulterer i hoppede trinn, stalled motors, overdreven vibrasjon og støy.
Servo Begrensninger
Servomotorer er i stand til å levere mer kraft enn steppermotorer, men krever mye mer komplekst kjørekrets og posisjons tilbakemelding for nøyaktig posisjonering. Servomotorer er også mye dyrere enn steppermotorer, og er ofte vanskeligere å finne. Servomotorer krever ofte girkasser, spesielt for lavere hastighet. Kravene til en girkasse og posisjonskoder gjør servomotorene mer mekanisk komplekse og øker vedlikeholdskravene til systemet. Til toppen av alt, er servomotorer dyrere enn steppermotorer før de legges på bekostning av en posisjonscoder.
Sammendrag
Velge den beste motoren for søknaden din, avhenger av noen få nøkkeldesignkriterier for ditt system, inkludert kostnader, stillingsnøyaktighetskrav, dreiemomentkrav, drivkrafttilgjengelighet og akselerasjonskrav. Samlet sett er servomotorer best for høyhastighets, høyt dreiemoment, mens steppermotorer er bedre egnet for lavere akselerasjon, høye dreiemomentapplikasjoner.
