Sind Servomotoren Wechsel- oder Gleichstrommotoren? Deutschland

Inhalt ausblenden Was ist ein Servomotor? Ein Servomotor ist heutzutage eines der am häufigsten verwendeten Elemente in der Technologie. Er ermöglicht spezifische Übungen mit niedrigem Drehmoment und wird häufig in Roboterarbeitszellen oder Automatisierungs-/Luftfahrt-/Medizininstrumenten eingesetzt. Die Motoren eignen sich perfekt für die offene oder geschlossene Regelung von Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung. Allerdings sind Wechsel- oder Gleichstrom mehr als nur Spannungsunterschiede. Sie haben einen ziemlich sanften, aber direkten Einfluss auf den Leistungsaufwand, die Effizienz und die Anwendungsfälle, in denen sie am besten funktionieren.

In diesem Beitrag versuchen wir, die Stromquelle des Servomotors zu entmystifizieren, einige der AC/DC-Unklarheiten zu entschlüsseln und mehr, sodass bei der Suche nach einem bestimmten Servomotortyp eine leicht verständliche Richtlinie zur Verfügung steht.

Dies ist im Wesentlichen dieselbe AC-vs-DC-Debatte, die Sie in Diskussionen zu Servomotoren finden können. DC-Motoren werden mit Gleichstrom betrieben, der als Eingang dient und von einer externen Quelle wie einer Batterie geliefert wird. Da sie normalerweise über das Stromnetz oder speziell entwickelte Wechselrichter mit Strom versorgt werden, arbeiten AC-Motoren mit Wechselstrom, der abwechselnd die Richtung wechselt; dies führt oft zu einer einfacheren Konstruktion und Steuerung. Wechselstrom, der ständig seine Polarität wechselt, erfordert ein noch komplexeres Design mit Kondensatoren und Induktoren, um dieses Hin- und Herschwingen zu bewältigen.

Es gibt zwei Arten von Stromquellen – Wechsel- oder Gleichstrom bei Servomotoren – und diese haben großen Einfluss auf die Leistungsmerkmale. Gleichstrom-Servomotoren werden am häufigsten in Anwendungen eingesetzt, die eine schnelle Beschleunigung mit sehr hohen Drehmoment-Trägheits-Verhältnissen erfordern: z. B. Vakuumprozessleitungen und Pumpenforscher (Bild davon hier hinzufügen). Dies liegt daran, dass sie eine geringe Trägheit haben und Steueränderungen schnell folgen, was sie zu idealen Kandidaten für Präzisionspositionierungsanwendungen macht, die schnelle, präzise Bewegungen erfordern. Mit zunehmender Geschwindigkeit kann die Effizienz jedoch etwas sinken, da bei sehr niedrigem Drehmoment elektrische Verluste auftreten.

AC-Servomotoren erzeugen ein hohes Drehmoment bei extrem niedrigen Drehzahlen mit einem breiten Drehzahlbereich von bis zu 10:1. In der Anwendung sind dies hauptsächlich bürstenlose Gleichstrommotoren oder Schrittmotoren, aber bevor wir uns mit der detaillierten Diskussion dieses Themas befassen, sollten einige Grundlagen zu Servomotoren erarbeitet werden. Dies liegt daran, dass sie aufgrund dieser Eigenschaft auch bei hohen Drehzahlen über einen langen Zeitraum hinweg gut funktionieren können, insbesondere bei Maschinen mit rotierenden Teilen. Darüber hinaus sind bürstenbehaftete Gleichstrommotoren auch mit Bürsten ausgestattet, die nach langer Laufzeit ein weiterer Verschleißpunkt sein können; das Ergebnis könnte möglicherweise ein schärferes und weniger wartungsintensives Verhalten als bei AC-Iterationen sein.

Dies sind die Fallstricke, die die Wahl zwischen Wechsel- und Gleichstrom als Stromquelle erschweren. Wir sollten beachten, dass die Grenzen zwischen Technologie und Medium heute dünner sind als je zuvor. Auch wenn moderne Motorsteuerungssysteme mit bürstenlosen Gleichstrommotoren in digitaler Wechselstromausführung immer präziser und effizienter werden, ist eines zu erwarten. Letztendlich werden sie heutzutage aufgrund der Umgebungsbedingungen und der vorhandenen Strominfrastruktur stärker davon beeinflusst, was eine bestimmte Anwendung oder ein bestimmtes System erfordert als in der Vergangenheit.

Die Entscheidung zwischen AC- und DC-Servomotoren für die Präzisionssteuerung ist einfach – wir müssen die Fähigkeiten jedes Motortyps berücksichtigen. DC-Servomotoren sind beispielsweise ideal für Anwendungen, die Positionsgenauigkeit erfordern, wie die von CNC-Maschinen, da sie ein konstantes Drehmoment und eine schnellere Reaktion bieten. So sollen sich die AC-Servomotoren beispielsweise bei groß angelegter industrieller Automatisierung (z. B. Förderbänder oder Hochgeschwindigkeits-Fließbänder) bewährt haben, bei denen höhere Geschwindigkeiten und höhere Belastungskräfte über größere Entfernungen erforderlich sind. Dies bedeutet, dass sie sich schneller bewegen UND schwerere Lasten viel einfacher handhaben können als vergleichbare DC-Bürsteneinheiten, und das alles, während sie hin und her rasen!

Entscheidungsfindung – 29 % (siehe auch: Umwelt) Abgedichtete Wechselstrommotoren sind Wechselstrommotoren aus nicht gepressten Materialien, die höheren und niedrigeren Temperaturen standhalten, die normale Lager nicht aushalten können oder nicht, z. B. Staub, Feuchtigkeit usw. Auch für tragbare Geräte oder Systeme (die mit einer Batterie betrieben werden müssen) sind Gleichstrommotoren einfacher und praktischer, da eine Stromquelle Gleichstrom liefert.

Zur Lösung des AC/DC-Problems sind folgende Punkte erforderlich: vollständige Anwendungsanforderungen, Höchstgeschwindigkeitsbedarf, ausreichendes Anlaufdrehmoment für den Feldbetrieb und akzeptable Geschwindigkeiten mit Wechselstrom – plus Leistungsprobleme. Gleichstrommotoren sind hier besonders gut geeignet, da ein Motor zum schnellen Anlaufen und Laufen ein hohes Anlaufdrehmoment (Drehmoment = Kraft x Entfernung) benötigen kann, was bei Wechselstrom in größeren Geschwindigkeitsbereichen Probleme bereiten kann, während gleichzeitig die Effizienz aufrechterhalten werden muss, die ein Wechselstromsystem besser liefert.

In Wirklichkeit simulieren oder testen Sie wahrscheinlich einfach so lange, bis eine Methode besser als die andere zu sein scheint. Darüber hinaus ermöglichen Hybrid-Servomotortechnologien und verbesserte Steueralgorithmen, dass sich Wechselstromsysteme in ihrer Geschwindigkeit praktisch wie Gleichstromsysteme verhalten, ohne dass die Feldleistung verloren geht – also das Beste aus beiden Welten.

Letztendlich wird ein Servomotor mit Wechsel- oder Gleichstrom aufgeladen, aber es kommt auch darauf an, die besonderen Anforderungen durch die richtige Auswahl der Motoreigenschaften zu erfüllen. Das klingt wie eine statistische Debatte, aber eigentlich geht es darum, den Mythos darüber zu zerstreuen, was Servomotoren Leistung verleiht, und es Ingenieuren zu ermöglichen, diese präzise Steuerung, die in so vielen technischen Wunderwerken steckt, die mit ihren Innovationen verschiedene Branchen bedienen, effektiver zu nutzen.