В чем разница между VFD и сервоприводами?

Начиная с XXI века, с появлением Индустрии 4.0 и «Сделано в Китае 2025», часто задают такой вопрос: «В чем разница между сервоприводом и преобразователем частоты?» О производственном контроле. Затем автор будет следующие некоторые аспекты для сравнения. Прошу прощения, если будет непонятное объяснение.

Инвертор или сервопривод

Понимание из определения

Прежде всего, по определению, инвертор представляет собой устройство управления мощностью, которое преобразует источник питания промышленной частоты в другую частоту с помощью функции включения/выключения силового полупроводникового устройства. Он может реализовать функции плавного пуска, переменного регулирование частоты скорости, повышение точности работы и изменение коэффициента мощности асинхронного двигателя переменного тока.

Преобразователь частоты может управлять двигателем переменной частоты и обычным двигателем переменного тока, в основном он действует как регулятор скорости двигателя.

Сервосистема — это система автоматического управления, которая позволяет контролируемой выходной величине объекта следовать за произвольным изменением входной цели (или заданного значения). Основная задача — увеличивать, преобразовывать и контролировать мощность в соответствии с требованиями команды управления, чтобы управление крутящим моментом, скоростью и положением приводного устройства было очень гибким и удобным.

Сервосистема

Сервосистему можно разделить на электромеханическую сервосистему, гидравлическую сервосистему и пневматическую сервосистему в зависимости от типа используемых компонентов привода. Самые простые сервосистемы включают в себя сервоприводы (двигатели, гидроцилиндры), компоненты обратной связи и сервоприводы. Если вы хотите, чтобы сервосистема работала плавно, вам понадобится механизм более высокого уровня, ПЛК, и специальная карта управления движением, промышленный компьютер + карта PCI, для отправки инструкций сервоприводу.

В целом различия в определениях между ними в основном сводятся к одному предложению: инвертор предназначен для регулирования скорости, а сервопривод — для регулирования положения.

Инвертор предназначен для регулирования скорости, а сервопривод — для регулирования положения.

Понимание со стороны двигателя

Хотя синхронный серводвигатель переменного тока сложнее асинхронного двигателя, он проще двигателя постоянного тока. Его статор, как и асинхронный двигатель, оснащен симметричной трехфазной обмоткой на статоре. Роторы разные. По различной конструкции ротора они делятся на два типа: электромагнитные и неэлектромагнитные. Неэлектромагнитные делятся на магнитные гистерезисные, постоянные магнитные и реактивные. Среди них гистерезисный тип и реактивный синхронный двигатель имеют такие недостатки, как низкий КПД, низкий коэффициент мощности и небольшие производственные мощности. Синхронные двигатели с постоянными магнитами часто используются в станках с ЧПУ. По сравнению с электромагнитным типом постоянный магнит имеет преимущества простой конструкции, надежности работы и высокой эффективности; недостаток - объем большой и пусковые характеристики плохие.

Однако в синхронном двигателе с постоянными магнитами используются редкоземельные магниты с высокой остаточной намагниченностью и высокой коэрцитивной силой, которые могут быть примерно на 1/2 меньше, чем размер электрической мощности постоянного тока, на 60% легче, а инерция ротора снижается до 1/5. двигателя постоянного тока.

Синхронный двигатель с постоянными магнитами по сравнению с асинхронным двигателем использует возбуждение с высоким магнитом для устранения потерь возбуждения и связанных с ними паразитных потерь, поэтому эффективность высока. Более того, поскольку для электромагнитного синхронного двигателя не требуется коллекторное кольцо и щетка, механическая надежность такая же, как у асинхронного (асинхронного) двигателя, а коэффициент мощности намного выше, чем у асинхронного двигателя, так что Объемный коэффициент синхронного двигателя с постоянными магнитами является асинхронным. Мотор меньше. Это связано с тем, что на низких скоростях асинхронный (асинхронный) двигатель имеет гораздо большую полную мощность, чем полная мощность, поскольку коэффициент мощности низкий, а выходная мощность той же активной мощности намного больше.

Синхронный двигатель с постоянными магнитами в сравнении с асинхронным двигателем

Для формирования кругового вращающегося магнитного поля в двигателе необходима разность фаз 90 градусов между напряжением возбуждения Uf и управляющим напряжением UK. Распространенные методы:

1. Использование фазового напряжения и линейного напряжения трехфазного источника питания для формирования фазового сдвига 90 градусов.

2. Использование любого линейного напряжения трехфазного источника питания.

3. Фазосдвигающая сеть.

4. Последовательный конденсатор в фазе возбуждения.

Трёхфазный асинхронный двигатель — это тип двигателя, который питается от трёхфазного источника переменного тока напряжением 380 В (разность фаз 120 градусов). Поскольку ротор трехфазного асинхронного двигателя и вращающееся магнитное поле статора вращаются в одном направлении и с разными скоростями вращения, возникает коэффициент скольжения.

Трехфазный асинхронный двигатель

Понимание технических индикаторов

Что касается сравнения технических индикаторов, то автор в основном исходит из следующих шести пунктов:

1. Различные возможности перегрузки

Сервопривод обычно имеет перегрузочную способность в 3 раза (и теперь некоторые производители сервоприводов могут перегрузить ее в 3,5 раза), что можно использовать для преодоления момента инерции инерционной нагрузки в момент запуска, а инвертор в целом допускает перегрузку в 1,5 раза.

Сервопривод обычно имеет 3-кратную перегрузочную способность

2. Точность управления

Точность управления сервосистемой намного выше, чем точность преобразования частоты. Обычно точность управления серводвигателем гарантируется датчиком положения на заднем конце вала двигателя. На рынке обычно используются инкрементальные фотоэлектрические энкодеры и фотоэлектрические энкодеры с абсолютными значениями.

Точность управления

3. Различные приложения

Преобразование частоты и сервопривод — это две категории управления. Первое относится к области управления трансмиссией, а второе — к области управления движением. Одним из них является удовлетворение требований общепромышленного применения, а требования к применению не высоки и стремление к низкой стоимости. Второе — стремление к высокой точности, высокой производительности и быстрому реагированию.

Различные приложения

4. Различные характеристики ускорения и замедления

В условиях холостого хода серводвигатель работает с нуля до 2000 об/мин и не превышает 20 мс. Время ускорения двигателя зависит от инерции вала двигателя и нагрузки. Как правило, чем больше инерция, тем дольше время ускорения.

Различные характеристики ускорения и замедления

5. Динамические характеристики

В приложениях автоматизации, поскольку сервосистемам часто приходится справляться с более высокой точностью управления и быстрее реагировать на более тонкие ошибки, период регулировки реакции должен быть короче, обычно на уровне миллисекунд или даже микросекунд. Многие сервоприводы имеют полосу пропускания по скорости, которая может достигать уровня кГц. В отличие от обычных преобразователей частоты, полоса частотной характеристики часто составляет сотни Гц.

Динамические характеристики

Поскольку сервоприводы часто используются в приложениях, требующих высокой точности и высокой динамической реакции, общая нагрузка будет относительно небольшой, а общая выходная мощность обычно будет находиться в диапазоне десятков киловатт, что лучше, чем мощность передача инфекции. Система частотно-регулируемого привода намного меньше; и эти мощные приложения управления операциями обычно не имеют чрезмерных характеристик реагирования. Как правило, асинхронное преобразование может удовлетворить этим требованиям.

Диапазон мощности

Понимание рынка

Благодаря приведенным выше объяснениям мы должны иметь определенное понимание разницы между инвертором и сервоприводом на техническом уровне. Далее автор намерен обсудить разницу между ними с точки зрения рынка.

Хотя сервотехнологии в нашей стране появились поздно, сервосистеме, состоящей из серводвигателя, устройства обратной связи и контроллера, исполнилось всего 50 лет. Однако нельзя отрицать, что китайская обрабатывающая промышленность постепенно осознала, что роль сервосистем в повышении конкурентоспособности продукции растет. Начинает формироваться устойчивый рыночный спрос на сервосистемы. Я считаю, что в ближайшем будущем новый виток роста сервосистем продолжит писать историю еще одного «китайского инвертора». Почему мы так говорим? Основные причины проведения анализа следующие:

Во-первых, с развитием общей формы экономики Китая многие критически важные отрасли применения сервоприводов, такие как станки, электронное специальное оборудование, медицинское оборудование, гибридные транспортные средства и новые отрасли энергетики, восстановили больше, чем люди& Ожидания #39;ов по экономическим и политическим причинам. Развитие этих отраслей напрямую привело к сильному спросу на рынке сервоприводов, что привело к появлению многих отечественных брендов сервоприводов. С ускорением процесса индустриализации модернизация промышленности и импортозамещение также способствовали массовому использованию сервопродуктов, а эффекты энергосбережения и увеличения производства становятся все более очевидными. Стоит отметить, что первоначальная зрелость технологии применения сервоприводов в ветроэнергетической отрасли подразумевает, что бизнес-возможности энергосбережения и сокращения выбросов углерода в сервоприводах не меньше, чем возможности, которые дает экономия энергии и сокращение выбросов в высоковольтных инверторах.

Во-вторых, в самом верхнем секторе наиболее важными факторами, которые пользователи ценят в процессе использования, такими как стабильность, оперативность и точность, являются преимущества сервосистемы. В сегодняшних все более требовательных технических требованиях, кто бы ни имел самую высокую производительность, кто может завоевать расположение пользователей, цена больше не является решающим фактором, препятствующим развитию сервоприводов. Верхний рынок, несомненно, занимают сервоприводы. Инвертор играет роль только в некоторых относительно простых областях.

Сервопривод VEICHI

По неполным статистическим данным, в настоящее время в Китае действуют десятки производителей сервопродукции. Порог доступа в области сервоприводов всегда был выше, чем в области низковольтных инверторов. Многие производители разработали на основе инверторной технологии. Технология преобразования частоты была расширена до технологии сервоуправления и используется умело. Среди семи стратегических развивающихся отраслей на долю машиностроения приходится две отрасли производства высокотехнологичного оборудования и новых энергетических транспортных средств, а остальные пять стратегических развивающихся отраслей также нуждаются в поддержке машиностроения. С этой точки зрения развитие производства также откроет новые возможности для разработки сервоприводов.

Понимание рыночной конкуренции сервоприводов и инверторов

Поскольку вышеизложенное говорит о разнице рыночных условий, на рынке должна быть определенная конкуренция. В некоторых отношениях приложения различаются из-за разницы в производительности и функциях инвертора и сервопривода. Основная конкуренция сосредоточена в следующих двух точках:

Конкурс технического содержания. В той же области, если у покупателя высокие технические требования и он более сложный, будет выбрана сервосистема. В противном случае будет выбран инверторный продукт.

Ценовая конкуренция. Большинство покупателей будут обеспокоены стоимостью, они часто игнорируют технологию и предпочитают более дешевый инвертор. Как мы все знаем, цена сервосистемы почти в несколько раз превышает стоимость инвертора.

Подведение итогов

Приведенное выше сравнение сервоприводов и технологий преобразования частоты основано на перспективе продукта, а разница между ними сведена в короткий абзац:

Мощность инвертора большая, а мощность сервопривода небольшая;

Преобразователь частоты обычно выражается мощностью в кВт, а сервопривод обычно подчеркивает скорость и крутящий момент;

Преобразователь частоты предназначен для управления скоростью, а сервопривод — для управления положением, и используемые для них сцены различаются;

Разница между инвертором и сервоприводом

В целом, в промышленных применениях требования к регулированию скорости и крутящего момента не являются очень высокими для инверторов общего назначения. В случае строгих требований к управлению положением интеллектуальные сервоприводы переменного тока используются для реализации скорости реакции сервопривода. Это намного больше, чем преобразование частоты, и некоторые требования к точности скорости и отклику также полезны для управления сервоприводом переменного тока. Иными словами, движение регулятора переменной частоты можно практически заменить сервоприводом переменного тока.

Сервопривод переменного тока — одна из вспомогательных технологий современной промышленной автоматизации и управления движением. Благодаря высокой скорости управления, широкому диапазону скоростей, динамическим характеристикам и высокой эффективности сервопривод переменного тока широко используется в станках, полиграфическом оборудовании, упаковочном оборудовании, текстильном оборудовании, резине и пластмассах. Новые источники энергии, такие как оборудование, электронные полупроводники, энергия ветра и солнца, робототехника и автоматизированные производственные линии.