Привод и двигатель в чем разница

Сервопривод или шаговый двигатель?

В случаях, когда необходима высокая точность работы исполнительных механизмов, используют асинхронный электродвигатель с энкодером обратной связи. Однако в промышленных станках с особыми требованиями к точности позиционирования подобное оборудование не справится с задачами в силу ряда конструктивных недостатков — низкого момента на малых скоростях, проскальзывания ротора, инерции при разгоне и торможении. В таких случаях используются сервоприводы и шаговые двигатели. Рассмотрим преимущества и недостатки обоих типов приводов.

Сервоприводы

В состав сервопривода входят серводвигатель и электронный блок управления (сервоусилитель или сервопреобразователь). В качестве серводвигателей наиболее широко применяют синхронные трехфазные электродвигатели, в которых установлены мощные постоянные магниты для улучшения динамических характеристик. Обязательным компонентом сервопривода также является энкодер. Как правило, он превосходит по своим параметрам обычные энкодеры, поставляемые отдельно. Его разрешение может достигать сотен тысяч импульсов на оборот, за счет чего достигается сверхточное позиционирование. Для примера, разрешение встроенных энкодеров сервоприводов Delta ASD-A2 составляет 1 280 000 имп/об.

Сервоусилитель получает два сигнала управления — сигнал задания скорости (или угла поворота) и сигнал обратной связи с энкодера. В результате сервопривод обеспечивает движение какой-либо механической нагрузки с большой точностью не только по скорости вращения, но и по углу поворота, который может быть выдержан до долей градуса.

Шаговые двигатели

Шаговый двигатель — это особый вид многофазного синхронного двигателя, дискретное вращение которого производится путем подачи импульсов напряжения на нужные обмотки статора. При этом ротор не имеет обмоток и состоит из магнитного материала.

Основной параметр шагового двигателя — его шаг, или количество шагов на оборот. Для одного полного оборота ротора необходимо строго определенное количество импульсов. Чем меньше шаг, тем большую точность позиционирования может обеспечить данный шаговый двигатель.

Управляющие импульсы формируются специальным драйвером, который получает задание с контроллера. При этом обратной связи не требуется, поскольку путем подсчета импульсов всегда можно узнать, на какой угол повернулся вал шагового двигателя, и сколько оборотов он сделал.

Преимущества сервоприводов

• Мощность серводвигателей может достигать 15 кВт, в то время как мощность шагового электродвигателя, как правило, не превышает 1 кВт.
• Бесшумность работы благодаря принципу действия и сверхточному исполнению конструкции.
• Скорость вращения в сервоприводах может достигать 10000 об/мин, в некоторых случаях и больше. У шаговых двигателей номинальная скорость вращения обычно не превышает 1000 об/мин вследствие падения момента и увеличения вероятности ошибок.
• Высокая энергоэффективность. Потребляемая мощность сервопривода пропорциональна нагрузке на валу. Для шагового электродвигателя потребляемая мощность одинакова вне зависимости от нагрузки.
• Наличие обратной связи обеспечивает точной информацией о повороте вала в любой момент времени. В шаговых двигателях возможно проскальзывание при перегрузке, накопление ошибки и потеря позиционирования.
• Большая плавность хода. В шаговых двигателях добиться плавности можно только путем применения специальных методов управления.

Преимущества шаговых двигателей

• Меньшая цена при одинаковой мощности в силу более простой конструкции двигателя и драйвера.
• Возможность работы на экстремально низких оборотах без ухудшения характеристик и применения редукторов.
• Более точное позиционирование, обусловленное конструкцией двигателя.
• Отсутствие необходимости в обратной связи.
• Для фиксации вала двигателя при останове достаточно снять с него напряжение. При останове серводвигателя необходимо расходовать мощность на удержание либо использовать электромеханический тормоз.

Применение

В промышленном оборудовании для выполнения задач позиционирования имеет смысл использовать и асинхронные двигатели с обратной связью, и сервоприводы, и шаговые двигатели.

Сервоприводы устанавливаются в тех узлах оборудования, где требуется точное позиционирование механизмов для их синхронизации с другими узлами. В частности сервоприводы широко используют в обрабатывающих станках.

Шаговые двигатели нашли наибольшее применение в станках с ЧПУ и в робототехнике.

На практике встречаются производственные линии, в которых в различных узлах используются все три типа электродвигателей.

Чем отличается редуктор от мотор-редуктора

Использование различных промышленных систем и узлов практически никогда не обходится без редукторной части. Подобный агрегат позволяет преобразовывать вращающий момент и тем самым обеспечивает высокую эффективность всего оборудования. Существуют редукторы и мотор-редукторы: подобные механизмы различаются принципом работы, конструкцией, сферами применения. Разберемся, чем отличается редуктор от мотор-редуктора и в каких случаях используется каждый из типов изделий.

Навигация по статье
Конструктивные особенности приводов
Отличия оборудования
Применение
Выбор механизма

Конструктивные особенности приводов

Оборудование, в котором движение узлов происходит за счет электродвигателя, называется приводной техникой. В стандартном варианте она состоит из привода, двигателя и редуктора. Если говорить о стандартном механизме, то он является полностью автономным механизмом. Это дает ряд преимуществ при использовании. Например, при выходе техники из строя не потребуется менять все целиком – потребуется замена только поврежденного узла. Однако конструкция получается довольно громоздкой, кроме этого, она требует длительного поэтапного монтажа. В мотор-редукторах в едином корпусе объединено сразу несколько компонентов, за счет чего агрегат более компактен и технологичен. Однако выход из строя одного из элементов грозит заменой всей системы. Связано это с тем, что редукторный механизм в составе такого механизма имеет нестандартную конструкцию, также присутствует сложное соединение двигателя и самого механизма.

Отличия оборудования

• Тип передачи.
• Размеры присоединительных элементов.
• Частота вращения выходного вала.
• Конструктивные особенности.
• Комплектация.
• Особенности нагрузки.
• Тип используемой смазки.

Редукторы применяются практически повсеместно – их можно встретить в различных станках, лентах, производственном оборудовании. Выступая как отдельное устройство, такой агрегат позволяет согласовать режимы работы целевого оборудования с источником вращательного момента.

Однако мотор-редукторы считают более эффективными. Системы обеспечивают небольшой крутящий момент и относительно высокую скорость вращения вала. Изделия нашли применение в различной промышленной технике, в которой требуется упростить конструкцию устройств и одновременно снизить их стоимость. Благодаря моноблочной конструкции подобный механизм более популярен на производственных объектах.

Как мы уже отметили, конструктивно мотор-редуктор представляет собой единый блок, в котором объединены электродвигатель и преобразователь скоростей. Это позволяет закладывать одно место установки и упростить процесс сборки. Нет необходимости в обеспечении соосности валов, а также установки муфты. При этом конструкция мотор-редуктора предполагает некоторые вариации. Корпус обычно производится с запасом прочности, что позволяет обеспечить надежное функционирование механизма.

Монтаж производится за счет подготовленных посадочных мест. Как правило, в конструкции редукторной части предусмотрены цилиндрические отверстия, которые служат для установки вала. Что касается электропривода устройства, то в его качестве подходят любые типы электрических двигателей. Чаще всего применяются стандартные асинхронные варианты.

Если говорить о принципе работы изделия, то он практически не отличается от классического агрегата. Вращающий момент двигателя передается на основную шестерню, которая устанавливается на моторном валу. Скорость вращения на выходе зависит от технических параметров самого двигателя, а также передаточного числа. Для получения повышающего коэффициента требуется применять многоступенчатые модели устройств. Для регулировки скорости работы устанавливаются системы с преобразователями, которые регулируют количество оборотов.

Применение

Двигатель с редуктором, или мотор-редуктор имеет практически такую же область применения, как и стандартный агрегат. Он полностью перекрывает все возможные варианты использования связки отдельного электрического двигателя с редукторной частью.

В большинстве случаев моноблочные конструкции оказываются более выгодными по стоимости, массе, размерам. Однако, в отличие от обычных механизмов, моноблочные системы более подвержены скачкам нагрузки. Поэтому их обязательно нужно выбирать с запасом по динамической прочности.

В ряде случаев незаменимым является использование именно моноблочного мотор-редуктора. Например, это может потребоваться в небольших устройствах автоматики или оборудовании, где использование отдельного преобразователя и мотора может усложнить конструкцию и снизить ее надежность.

Выбор механизма

Выбор агрегата лучше всего выполнять на основе режима работы всего оборудования, требуемой мощности, необходимого числа оборотов. Обязательно учитывается месторасположение валов и отдельных компонентов.

Расчет редуктора и мотор-редуктора проводится по стандартной схеме. Многие технические параметры подбираются по специальным таблицам, требуемая мощность и передача рассчитываются по формулам.

Установка и эксплуатация механизмов не представляют сложности, поэтому в большинстве случаев проходят без проблем. При корректном выборе оборудования удается добиться большого срока службы механизмов, а также минимизировать риски поломок.

Если у вас остались вопросы по выбору агрегата, то специалисты компании «ФиФ» готовы оказать нужную помощь. Звоните по указанным номерам или оставляйте заявку на нашем сайте!

Сервопривод или шаговый двигатель: какова разница и что выбрать?

Шаговый привод состоит из синхронной электрической машины и управляющего контроллера. Последний обеспечивает подачу управляющих сигналов на обмотки двигателя и их попеременное включение в соответствии с заданной программой. Шаговый двигатель — электрическая машина, преобразующая управляющие сигналы в перемещение вала на определенный угол и фиксацию его в заданном положении. Количество шагов таких электродвигателей составляет от 100 до 400, угол шага — от 0,9-3,6°.

Принцип работы шагового двигателя

Состоит это электромеханическое устройство из статора, где размещены катушки возбуждения, и вращающейся части с постоянными магнитами или обмотками. Такая конструкция ротора обеспечивает его фиксацию после отработки управляющей команды. На статоре расположено несколько обмоток. При подаче напряжения на катушку, под воздействием магнитного поля ротор поворачивается на определенный угол в соответствии с пространственным положением обмотки. При ее обесточивании и подаче управляющего сигнала на другую катушку вращающаяся часть электродвигателя занимает другую позицию. Каждый поворот вала соответствует углу шага. При обратной последовательности подачи напряжения на катушки ротор вращается в противоположном направлении. Для поворота ротора на меньший угол одновременно включаются 2 обмотки. Количество шагов ограничено и зависит от числа полюсов статора электромотора. Для обеспечения плавного вращения ротора на катушки статора подают разные токи, разность которых определяет положение ротора. Такой способ управления позволяет снизить дискретность и увеличить количество шагов до 400. К числу недостатков шаговых двигателей можно отнести довольно низкую скорость, пропуск шагов при высокой (выше расчетной) нагрузке на валу, снижение момента при высокой частоте вращения и большое время разгона.

Устройство сервопривода

Сервопривод состоит из синхронного двигателя, датчика скорости и положения, а также управляющего контроллера. Основная разница между шаговым двигателем и сервоприводом состоит в наличии обратной связи по положению, скорости, моменту на валу ротора. Электропривод такого типа построен на базе следящей схемы автоматического регулирования. При несоответствии скорости или другой величины контроллер будет подавать сигналы на отработку, пока требуемый параметр или положение вала не будет соответствовать заданному. В качестве датчика обратной связи используют абсолютные и относительные энкодеры различных типов и конструкций.

Принцип действия сервопривода

Управляющее устройство в соответствии с заданной программой подает напряжение на сервопривод, который соединен с порталом станка. Двигатель перемещает рабочий орган. При этом энкодер вырабатывает импульсы, поступающие на контроллер. Подсчет их числа осуществляет управляющее устройство. Количество импульсов пропорционально перемещению портала. При достижении рабочим органом заданного положения на электромотор перестает поступать напряжение. Портал фиксируется. Пока число импульсов, зафиксированных контроллером с датчика, не достигнет запрограммированной величины, двигатель будет осуществлять перемещение рабочего органа. Шаговый сервопривод можно также настроить на поддержание постоянной частоты вращения вне зависимости от нагрузки или постоянного момента при разной скорости. К достоинствам сервоприводов относятся точность позиционирования, динамика разгона и отсутствие снижения момента при высоких скоростях. Ограничивает применение сервопривода, как правило, достаточно большая стоимость.

Чем отличается сервопривод от шагового двигателя?

Критерий сравнения	Шаговые двигатели	Сервоприводы
Эксплуатационный ресурс	Шаговые электромоторы не имеют коллекторного узла, подверженного износу. Также они не имеют частей, нуждающихся в регулярном техобслуживании и замене	Коллекторные серводвигатели необходимо регулярно обслуживать. Максимальный срок службы коллекторного узла — 5000 часов непрерывной работы. При этом бесщеточные сервомоторы не уступают в надежности шаговым двигателям
Точность перемещений исполнительного органа	Современные шаговые электродвигатели обеспечивают перемещение рабочей части с точностью до 0,01 мм. Отличие шагового двигателя от сервопривода заключается в пропуске шагов при высокой (выше расчетной) нагрузке, что значительно снижает качество обработки	Сервопривод для поворотного стола фрезерного станка или портала другого оборудования обеспечивает точность до 0,002 мкм. Позиционирование по следящей схеме обеспечивает высокое качество обработки независимо от нагрузки
Время разгона и скорость перемещения портала	Максимальная скорость перемещения рабочих органов при использовании шагового электропривода — 25 м. Время разгона — 120 об/мин за секунду	Сервопривод может перемещать портал со скоростью более 60 м/мин. Время разгона составляет до 1000 об/мин за 0,2 секунды
Реакция на принудительную остановку	Шаговые двигатели хорошо переносят механические перегрузки и не выходят из строя при аварийных остановках	Сервоприводы необходимо оснащать дополнительной защитой, отключающей электромотор при принудительной остановке портала. В противном случае обмотки электрической машины могут сгореть
Стоимость	За счет простоты конструкции шаговый двигатель имеет относительно невысокую цену	За счет датчиков обратной связи (энкодеров) и более сложной схемы регулирования сервопривод считается дорогостоящим оборудованием

Критерии выбора

• Производительность. По этому параметру сервоприводы значительно превосходят шаговые электромоторы. На станок с ЧПУ для обработки крупных деталей или заготовок из твердых материалов лучше уставить сервомотор, например, ESTUN 1000 Вт. Такой электропривод обеспечит более высокую скорость обработки твердых материалов. Для малогабаритного промышленного оборудования (например, настольного фрезерного станка) среднего класса точности, предназначенного для обработки мягких материалов, лучше выбрать шаговый двигатель.
• Эксплуатационные расходы. Программирование и настройка сервопривода на станке с ЧПУ требуют высокой квалификации исполнителя. Такой привод намного дороже в обслуживании, соответственно расходы на его эксплуатацию будут выше.
• Точность. Сервоприводы для станков с ЧПУ необходимы для высокоточной автоматизированной обработки. Такой привод позволяет позиционировать положение рабочего органа с точностью до 0,02 мкм, в то время как максимальная точность шаговой электрической машины — 0, 01 мм.
• Цена. Стоимость шагового двигателя значительно ниже цены сервопривода. При невысоком бюджете лучше предпочесть первый вариант.
• Уровень шума. По этому показателю сервомоторы предпочтительней. Работа шаговых электродвигателей сопровождается звуком, соответствующим частоте шагов на различных оборотах.

Таким образом, выбор сервопривода или шагового двигателя в качестве привода на фрезерно-гравировальный станок и оборудование для плазменной резки следует совершать, руководствуясь исключительно экономической и технической целесообразностью.

Читайте также

Обновлено: 18.12.2023

Для построения и развития успешного бизнеса, связанного с работой на фрезерном станке с ЧПУ, важно наличие значительных преимуществ перед конкурентами: например, высочайшего качества продукции и доступных цен. В данной статье расскажем, какие именно станки с ЧПУ подходят для малого бизнеса, какова стоимость того или иного оборудования, и насколько рентабелен такой вид деятельности.

Обновлено: 18.12.2023

Станки с ЧПУ значительно повлияли на сферу металлообработки и на работу с другими материалами. Программируемые установки обеспечиваюют повышенную точность фрезеровки, что приводит к значительному увеличению производительности труда. Процесс обработки заготовок проходит беспрерывно и в строгом соответствии заданной программе, а результат работы отличается высокой точностью. В статье мы рассмотрим важнейшие технические характеристики фрезерных станков с ЧПУ и основные сферы их применения.

Обновлено: 18.12.2023

Рабочий режущий инструмент станков с ЧПУ — это фреза. Конструктивно она является вращающейся деталью с заточенными зубьями. Фрезы для станков с ЧПУ по дереву производят из разных сплавов и делят на категории. Их выбор зависит от характеристик обрабатываемой поверхности, типа работы и степени твердости древесины. Правильно выбрать подходящий инструмент для программных станков поможет наша статья, которая познакомит вас с типами фрез и их назначением.

Обновлено: 06.01.2024

Шаговое устройство — бесщеточный двигатель с несколькими обмотками, функционирующий по синхронному принципу. Принцип работы шагового двигателя заключается в поочередной активации обмоток, которые обеспечивают вращение / остановку ротора.

Обновлено: 06.01.2024

Современные сверлильные станки с ЧПУ используются на производствах, на которых в больших объемах осуществляется обработка деталей всевозможного назначения, например, на мебельных фабриках. Сегодня производители предлагают покупателям модели сверлильных станков с ЧПУ во всем функциональном многообразии.

Какой привод в стиральной машине лучше: прямой или ремённый?

Вкратце расскажу о принципиальных отличиях этих видов привода барабана.

Прямой привод (технология Direct Drive): вал барабана соединён с ротором двигателя, то есть двигатель сразу начинает вращать барабан. Ремённый привод: двигатель закреплен на баке, вращение барабану передаётся через резиновый ремень с помощью шкивов. Чтобы не углубляться в технические тонкости, рассмотрим статистику ремонтов того и другого типов привода на примере корейского производителя LG.

Немного статистики

Компания постепенно отказалась от ременной передачи в пользу прямого привода. При этом нельзя сказать, что в результате машины стали надежнее. Моторы старой конструкции до первого ремонта (замена щёток) служат лет 13-16, в зависимости от нагрузки на них. В инверторных моторах (установленных в прямом приводе и имеющих 10-летнюю гарантию) проблемы с датчиком Холла (датчик оборотов) возникают уже годам к 8-10.

Возможно, производитель исправит этот дефект в дальнейшем. К достоинствам прямого привода можно отнести, безусловно, то, что он работает тише ремённого. Он не жужжит, не щёлкает, а лишь тихонько «мычит». Подшипники «летят» и в том, и в другом исполнении с одинаковой частотой.

Всё определяется наличием сильной накипи внутри бака: сначала сдаётся резиновый сальник, следом — подшипники. Как следствие, вода, просочившаяся из подшипникового узла, капает на мотор и на контакты ТЭНа, что приводит к короткому замыканию, возгоранию и прочим неприятностям. Другими словами, вода может легко погубить оба типа привода.

Поэтому не затягивайте с вызовом мастера, если слышите гул и прочий шум при отжиме!

А вот крестовины барабана ломаются на прямом приводе в разы чаще, чем на ремённом. Любопытно, что крупнейшие производители бытовой техники, такие как Bosch, Samsung, Hotpoint и другие не спешат отказываться от ремённой передачи, переходя на инверторные технологии.

Сравнительный анализ на основе опыта использования

Мне довелось попользоваться техникой LG как с прямым приводом, так и с ремнем. Существенных различий в стабильности работы у них я не заметил. Оба варианта были корейской сборки, немного б/у. При отжиме на 1000-1200 оборотах и та и другая машины были склонны к смещению, несмотря на то, что были выставлены по уровню на плитке. На 800 оборотах вели себя приличнее.

В заключение хотелось бы сказать, что тип привода не должен быть определяющим при выборе стиральной машины