Perspectives de l'industrie
À mesure que la fabrication intelligente, l'automatisation industrielle et la production numérique continuent de se développer, les servomoteurs deviennent plus que de simples composants d'exécution de puissance. Ce sont désormais des éléments de contrôle importants qui influencent la précision, la productivité, la consommation d’énergie et la stabilité de fonctionnement des machines. Les machines-outils CNC, les systèmes d'impression numérique, les équipements d'emballage, les machines textiles, les chaînes d'assemblage électronique, les robots et les systèmes logistiques nécessitent de plus en plus d'accélérations et de décélérations rapides, un mouvement fluide à faible vitesse-, un positionnement reproductible, un couple stable et un retour fiable pendant la production continue.
Dans le même temps, les constructeurs de machines sont sous pression pour améliorer leur rendement sans permettre aux coûts de conception des armoires, de mise en service et de maintenance après-vente-d'augmenter au même rythme. La sélection des servos passe donc d'une question fondamentale de savoir si un axe peut fonctionner à une évaluation plus large de la rentabilité du système complet tout au long de son cycle de vie. Les servovariateurs CA courants restent attrayants pour de nombreuses machines d'automatisation standard en raison de leur polyvalence, de leurs méthodes de contrôle établies et de la commodité de leur chaîne d'approvisionnement. Les servomoteurs à aimant permanent reçoivent une plus grande attention dans les équipements de positionnement de précision, de cycle élevé -et de fonctionnement continu-en raison de leur résolution de retour, de leur comportement à faible-vitesse et de leur réponse dynamique.
Dans ce contexte,Zhejiang Tonghang E-Drive Technology Co., Ltd.fournit des servomoteurs CA généraux, des servomoteurs à aimant permanent et des solutions d'adaptation de-entraînement moteur, y comprisEntraînement de servomoteur électrique à aimant permanent de 0,75 kWpour les applications d'automatisation de précision. Cet article compare les deux types de systèmes du point de vue des performances, de l'énergie de fonctionnement, des coûts de maintenance, de l'adéquation aux applications et de la méthode de sélection, aidant ainsi les constructeurs de machines, les intégrateurs de systèmes et les équipes d'approvisionnement industriel à identifier la configuration qui correspond le mieux à leur équipement.
Servo AC VS Servo à Aimant Permanent : performances et coûts
Le choix d'un système d'asservissement n'est pas simplement une question de comparaison de la puissance nominale ou du prix d'achat. Les constructeurs de machines doivent également examiner la fluidité des vitesses à faible-, la réponse dynamique, la résolution du feedback, la consommation d'énergie, l'espace dans l'armoire, le temps de mise en service et le coût de maintenance de l'axe tout au long de sa durée de vie. Pour les machines-outils CNC, les équipements d'impression numérique, les machines d'emballage, les équipements textiles, les modules linéaires et les lignes d'assemblage automatisées, la compatibilité entre le variateur et le moteur peut influencer la précision du positionnement, le temps de cycle et la stabilité de la production.
Un servomoteur CA courant fait généralement référence à une solution de contrôle de mouvement-en boucle fermée-à usage général-construite autour d'un servomoteur CA, d'un retour d'encodeur, d'une régulation numérique et d'un contrôle vectoriel. Un servomoteur à aimant permanent utilise un servomoteur synchrone à aimant permanent et un entraînement adapté pour réguler la position, la vitesse et le couple avec retour d'information. Ces catégories peuvent se chevaucher car de nombreux systèmes d'asservissement à aimant permanent sont des systèmes d'asservissement électriquement CA. Dans cet article, « servomoteur CA commun » désigne une configuration de servomoteur CA conventionnelle à usage général, tandis que « servomoteur à aimant permanent » fait référence à un système associé à un servomoteur synchrone à aimant permanent.
Zhejiang Tonghang E-Drive Technology Co., Ltd. développe des servomoteurs, des servomoteurs et des solutions d'entraînement-électriques pour l'automatisation industrielle. Son servomoteur AC industriel général prend en charge le contrôle de la position, de la vitesse et du couple et inclut l'autoréglage automatique des paramètres. Le servomoteur électrique à aimant permanent de 0,75 kW est positionné pour les applications qui nécessitent un retour précis et un mouvement stable. Son servomoteur électrique à aimant permanent de 0,75 kW appartient à la série de servomoteurs généraux T3D et combine une puce ARM haute-performances, un module IPM industriel, un contrôle numérique complet-et des algorithmes de contrôle vectoriel AC. Le produit prend en charge les codeurs absolus série monotour ou multitours 17-bits et 23-bits.
Comment fonctionnent les deux types de systèmes
Un système d'asservissement CA courant comprend normalement un servomoteur, un servomoteur CA, un encodeur et un contrôleur hôte. Le contrôleur envoie une commande de position, de vitesse ou de couple. L'encodeur signale l'état réel du moteur et le variateur ajuste le courant de sortie en fonction de l'erreur de contrôle. La page produit générale des servomoteurs AC industriels de Tonghang identifie le contrôle de position, de vitesse et de couple et indique que le retour d'encodeur incrémentiel ou absolu peut être sélectionné en fonction du servomoteur correspondant.
Un servomoteur à aimant permanent contient des aimants permanents qui établissent le champ magnétique du rotor. Le variateur contrôle le moteur en fonction de ses caractéristiques électriques et utilise le retour du codeur pour maintenir le mouvement commandé. Le produit à aimant permanent T3D de Tonghang utilise un contrôle numérique complet et un contrôle vectoriel CA et prend en charge les codeurs absolus série monotours ou multitours de 17-bits et 23-bits. Il s'agit de l'architecture de contrôle utilisée pour le servomoteur électrique à aimant permanent de 0,75 kW. Cette configuration est pertinente pour les applications nécessitant un positionnement répétable, une alimentation à faible vitesse, une régulation de tension et des accélérations et décélérations fréquentes.
Comparaison des performances : réponse, stabilité à faible-vitesse et positionnement
Le principal avantage d’un servomoteur AC courant est sa polyvalence. Un système à usage général-peut prendre en charge les boucles de position, de vitesse et de couple et peut être intégré aux automates programmables, aux contrôleurs de mouvement et aux réseaux de communication industriels. La page générale des servos AC de Tonghang décrit également un processeur DSP 32-bits, un algorithme de contrôle vectoriel-avancé, l'auto-réglage automatique des paramètres et la compatibilité avec les protocoles de communication industriels traditionnels. Ces fonctions peuvent réduire le travail d'intégration et de mise en service pour les constructeurs d'équipements.
L'avantage en termes de performances d'un servomoteur à aimant permanent est souvent plus visible dans la résolution du feedback, la réponse dynamique et le comportement à faible-vitesse. Un moteur synchrone à aimant permanent peut maintenir un couple électromagnétique stable à basse vitesse lorsqu'il est correctement sélectionné et réglé. Cela rend la configuration pertinente pour l’alimentation de précision, l’enregistrement, le contrôle de la tension et le positionnement répété. La page produit T3D de Tonghang répertorie une réponse en fréquence rapide d'au moins 1,6 kHz. Il répertorie également les fluctuations de vitesse inférieures à ±0,03 % à une charge de 0 à 100 % et inférieures à ±0,02 % sous une variation de puissance de -15 % à +10 %. Ces chiffres doivent être interprétés comme des spécifications de page produit et évalués avec le moteur, la charge et les conditions de mise en service plutôt que traités comme un résultat garanti pour chaque machine.
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Élément de comparaison
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Servomoteur AC commun
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Entraînement par servomoteur à aimant permanent
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Méthode de contrôle
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Contrôle de position, de vitesse et de couple en boucle fermée-
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Contrôle en boucle fermée-adapté à un moteur synchrone à aimant permanent
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Fonctionnement à basse-vitesse
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Dépend des performances du moteur, de l'encodeur et du contrôle vectoriel-
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Souvent adapté à un couple stable à faible-vitesse et à une alimentation précise
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Réponse dynamique
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Peut être amélioré grâce au traitement DSP, au contrôle vectoriel et au réglage
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Le retour-haute résolution et les caractéristiques du moteur permettent un suivi rapide
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Options de commentaires
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Codeur incrémental ou absolu selon le moteur
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Utilise souvent des solutions de feedback-absolues ou dédiées à haute résolution
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Applications typiques
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Automatisation générale, convoyeurs, machines-outils, emballage et assemblage
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Alimentation CNC, impression numérique, contrôle de tension, positionnement de précision et machines à cycle élevé-
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Facteurs clés de sélection
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Polyvalence, communication, outils de réglage et compatibilité moteur
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Résolution de l'encodeur, paramètres du moteur, couple à faible-vitesse et correspondance du système
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Coût énergétique : la puissance nominale n’est pas toute l’histoire
La consommation d'énergie du système dépend de l'efficacité du moteur, de l'efficacité de l'entraînement, du facteur de charge, de la fréquence d'accélération, de l'efficacité de la transmission mécanique et du temps d'inactivité. Un moteur à aimant permanent établit son champ magnétique de rotor via des aimants permanents, il n'a donc pas besoin du même type d'excitation continue du rotor que certaines autres structures de moteur. Dans des conditions de charge et de fonctionnement appropriées, un système à aimants permanents peut donc offrir un rendement et un comportement thermique favorables. Cela peut être pertinent pour les équipements qui fonctionnent pendant de longues périodes, changent fréquemment de vitesse ou passent beaucoup de temps à basse vitesse contrôlée.
Cependant, un système à aimants permanents ne doit pas être décrit comme automatiquement plus économique dans toutes les conditions de fonctionnement. Si une machine ne fonctionne que par intermittence, reste en grande partie déchargée ou passe la plupart de son temps à l'arrêt, le gain énergétique peut être limité. Un moteur à aimant permanent surdimensionné peut également augmenter le coût initial et l’inertie réfléchie. Au lieu d'utiliser un pourcentage universel d'économie d'énergie-, les acheteurs devraient estimer les économies réalisées à partir du profil de charge réel, des heures de fonctionnement annuelles, du prix de l'électricité, du cycle d'accélération et de l'efficacité du moteur.
La valeur économique d'un système d'asservissement CA courant peut apparaître dans sa chaîne d'approvisionnement mature, sa vaste expérience d'application et sa commodité de remplacement. Pour les équipements avec une précision modérée, une charge stable et des heures de fonctionnement annuelles limitées, un système d'asservissement CA général peut déjà répondre aux exigences de performances. Pour les mouvements continus à faible-vitesse, les positionnements répétés, les accélérations à haute-fréquence ou les processus sensibles à la tension-, les performances d'une configuration à aimant permanent peuvent créer de la valeur grâce à une meilleure qualité, une meilleure cohérence des cycles et une meilleure gestion de l'énergie.
Coût de maintenance : la prévention vaut plus qu’un faible prix de réparation
Le coût de maintenance des servos comprend plus que le prix d’un variateur ou d’un moteur de remplacement. Cela inclut également les temps d'arrêt, les déplacements d'ingénierie, la remise en service, l'inventaire des pièces détachées-et les retards de production. Un servovariateur CA courant peut offrir des avantages en matière de maintenance, car les produits à usage général-sont largement utilisés et les techniciens ont souvent établi des procédures de dépannage. La page générale des servos AC de Tonghang identifie l'autoréglage automatique des paramètres-et la protection contre les surcharges, les surchauffes, les surintensités, les surtensions et les sous-tensions, ce qui peut aider à réduire les efforts d'intégration et les risques de fonctionnement anormal-.
Les servomoteurs à aimant permanent n'utilisent généralement pas de balais traditionnels, il n'y a donc pas de cycle de remplacement des balais. Cela peut réduire une catégorie de maintenance mécanique pour les équipements qui fonctionnent fréquemment ou nécessitent un environnement de travail propre. Dans le même temps, les systèmes à aimants permanents peuvent être plus sensibles à l'état du codeur, à la qualité des connecteurs, à la configuration des paramètres et à la correspondance du variateur de vitesse. Si le signal de retour est perturbé ou si les paramètres du variateur ne correspondent pas correctement, un technicien peut avoir besoin de connaissances de diagnostic plus spécialisées.
La page produit de l'aimant permanent T3D de Tonghang répertorie la protection ou la détection de survitesse, de surtension, de surintensité, de surcharge, d'anomalie de freinage, d'anomalie d'encodeur, d'erreur de position et de commande de sur-fréquence. Ces fonctions sont pertinentes lors de l'évaluation du servomoteur électrique à aimant permanent de 0,75 kW pour un fonctionnement industriel continu. Il répertorie également les informations de surveillance concernant la vitesse, le courant, la position, l'écart de position, le couple moteur, le courant moteur et la fréquence d'impulsion de commande. Une surveillance plus détaillée peut aider les ingénieurs à faire la distinction entre un problème de charge mécanique, un problème de retour, un -problème d'alimentation ou un problème de paramètre de contrôle-avant de remplacer inutilement des composants.
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Facteur de maintenance
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Servomoteur AC commun
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Entraînement par servomoteur à aimant permanent
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Commodité des-pièces de rechange
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Les canaux de remplacement-à usage général sont souvent matures
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La compatibilité du moteur, du codeur et du variateur doit être confirmée
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Usure mécanique
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Dépend de la construction du moteur et de la transmission
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Évite généralement l’usure des brosses et convient à un fonctionnement fréquent
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Entretien des codeurs
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Une rétroaction incrémentielle ou absolue peut être utilisée
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Le feedback et le câblage haute résolution- nécessitent une installation minutieuse
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Mise en service
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Le réglage automatique peut simplifier la mise en service standard
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Une configuration plus précise du moteur et du feedback peut être nécessaire
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Diagnostic des défauts
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Se concentre sur l'alimentation, la charge, la surintensité et la surchauffe
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Nécessite également de prêter attention aux conditions d'erreur de l'encodeur et de la position.-
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Risque de temps d'arrêt
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Le remplacement peut être pratique, mais une mauvaise correspondance peut affecter les performances
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Une correspondance correcte peut fournir un fonctionnement stable ; une configuration incorrecte nécessite une expertise
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Quel système convient à différentes machines ?
Un servovariateur CA commun peut constituer une première option raisonnable lorsque la machine nécessite de la polyvalence, que le budget est limité, que la charge est relativement stable et que l'équipe de maintenance préfère un processus de mise en service familier. Les exemples typiques incluent les équipements généraux d'alimentation, de transport, d'assemblage ou de positionnement de moyenne-précision où un fonctionnement fiable en boucle fermée-est plus important que la résolution maximale du feedback.
Un servomoteur à aimant permanent mérite une évaluation plus approfondie lorsque la machine nécessite un mouvement fluide à faible-vitesse, une réponse rapide, un positionnement répétable, un contrôle de tension continu ou des cycles de démarrage-arrêt fréquents. Les axes d'alimentation CNC, l'enregistrement d'impression numérique, le positionnement des étiquettes, les modules linéaires et les mécanismes de portique nécessitent tous que les ingénieurs prennent en compte ensemble l'inertie, la résolution de l'encodeur et la fluctuation de la vitesse.
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Exigence de la machine
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Solution à évaluer en premier
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Raison principale
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Alimentation générale et convoyage
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Servomoteur AC commun
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Fonctions de contrôle matures et options de remplacement pratiques
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Alimentation CNC de précision
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Système d'asservissement à aimant permanent
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Retour-haute résolution, stabilité à faible-vitesse et réponse dynamique
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Impression numérique et gestion du Web
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Système d'asservissement à aimant permanent
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Convient pour l'enregistrement, la tension et l'évaluation continue de l'alimentation
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Assemblée générale
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Soit, selon charge et cycle
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Nécessite un équilibre entre précision, prix et travail de mise en service
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Positionnement des démarrages-arrêts fréquents
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Système d'asservissement à aimant permanent
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La réponse dynamique, la stabilité du couple et le comportement thermique sont importants
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Projet-sensible aux coûts
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Système de servo AC commun ou d'entrée à aimant permanent
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Le prix initial doit être comparé au coût du cycle de vie
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La valeur de Tonghang pour la sélection du système d'asservissement
Tonghang ne fournit pas seulement un disque autonome. Son portefeuille et ses informations officielles sur les produits positionnent l'entreprise autour des servomoteurs, des servomoteurs et des applications de contrôle de mouvement. Pour les projets généraux de servomoteurs CA, la société propose un contrôle de position, de vitesse et de couple, un autoréglage automatique des paramètres et une compatibilité avec les protocoles de communication industriels traditionnels. Ces fonctionnalités peuvent contribuer à réduire le travail requis pour intégrer l’axe dans un système d’automatisation plus large.
Pour les équipements nécessitant un mouvement plus précis et un comportement stable à basse-vitesse, le servomoteur électrique à aimant permanent de 0,75 kW de Tonghang utilise la plate-forme T3D, un processeur ARM-hautes performances, un module IPM industriel et un contrôle vectoriel CA numérique complet-. Le produit prend en charge les codeurs absolus série 17-bits et 23-bits simple-tours ou multi-tours et est présenté pour les applications CNC, d'impression numérique, de modules linéaires, de portique et de positionnement automatique.
Selon le profil de l'entreprise Tonghang, l'entreprise a été fondée en 2017 et intègre la R&D, la production, la vente et le-service après-vente. L'entreprise décrit également un atelier propre de 5 000 - mètres carrés, des équipements automatisés et des instruments de test de précision. Pour un OEM, ce type de capacité du fournisseur est important car la valeur réelle d'un système d'asservissement comprend la sélection du produit, la correspondance des commentaires, la configuration des paramètres, l'assistance à la mise en service et le dépannage après la livraison.
Conclusion
Il n’y a pas de gagnant universel entre un servomoteur AC commun et un servomoteur à aimant permanent. Une configuration de servo AC courante peut être intéressante en termes de polyvalence, de commodité de la chaîne d'approvisionnement et de réduction du coût initial du projet. Un système à aimant permanent peut être un candidat plus efficace lorsque la machine dépend d'une fluidité à faible vitesse-, d'une réponse dynamique, d'une résolution de retour et d'un fonctionnement de longue durée-.
La sélection finale doit être basée sur la courbe de charge, les heures de fonctionnement, la fréquence d'accélération, la précision du positionnement, le type d'encodeur, l'environnement du site et la capacité de maintenance. Lorsqu'ils demandent un devis à Tonghang, les constructeurs d'équipements doivent fournir la puissance du moteur, la tension nominale, l'inertie de la charge, la vitesse maximale, l'accélération, la méthode de contrôle, le type d'encodeur et la description du processus. L'équipe d'ingénierie de Tonghang peut alors aider à comparer une configuration générale de servo AC avec une configuration de servo à aimant permanent et réduire le risque de dimensionnement incorrect ou de mise en service prolongée.
Contactez l'équipe d'ingénierie de Tonghang