¿Cuál es la diferencia entre VFD y servoaccionamientos?

Desde el siglo XXI, con el surgimiento de la Industria 4.0 y Made in China 2025, a menudo se hace esta pregunta: "¿Cuál es la diferencia entre servo y convertidor de frecuencia?" sobre control industrial. Luego, el autor será el siguiente algunos aspectos para comparar. Por favor, perdóname si hay una explicación incomprensible.

Inversor VS Servoaccionamiento

Comprensión a partir de la definición

En primer lugar, por definición, el inversor es un dispositivo de control de potencia que convierte la fuente de alimentación de frecuencia de potencia en otra frecuencia mediante el uso de la función de encendido/apagado del dispositivo semiconductor de potencia, puede realizar las funciones de arranque suave, variable regulación de velocidad de frecuencia, mejora la precisión de funcionamiento y cambia el factor de potencia del motor asíncrono de CA.

El convertidor de frecuencia puede accionar el motor de frecuencia variable y el motor de CA común, actúa principalmente como regulador de la velocidad del motor.

El servosistema es un sistema de control automático que permite que una cantidad controlada de salida de un objeto siga un cambio arbitrario de un objetivo de entrada (o un valor dado). La tarea principal es ampliar, transformar y controlar la potencia de acuerdo con los requisitos del comando de control, de modo que el control de par, velocidad y posición del dispositivo de accionamiento sea muy flexible y conveniente.

Servosistema

El servosistema se puede dividir en servosistema electromecánico, servosistema hidráulico y servosistema neumático según el tipo de componentes de accionamiento utilizados. Los servosistemas más básicos incluyen servoactuadores (motores, cilindros hidráulicos), componentes de retroalimentación y servoaccionamientos. Si desea que el servosistema funcione sin problemas, necesita un mecanismo de nivel superior, un PLC y una tarjeta de control de movimiento especial, computadora industrial + tarjeta PCI, para enviar instrucciones al servoaccionamiento.

En general, las diferencias de definición entre los dos se resumen principalmente en una oración: el inversor es para el control de velocidad y el servo es para el control de posición.

El inversor es para el control de velocidad y el servo para el control de posición

Entendimiento desde el motor

Aunque el servomotor de CA síncrono es más complicado que el motor de inducción, es más simple que el motor de CC. Su estator, al igual que el motor de inducción, está equipado con un devanado trifásico simétrico en el estator. Los rotores son diferentes. Según las diferentes estructuras del rotor, se dividen en dos tipos: electromagnéticos y no electromagnéticos. No electromagnético se divide en histéresis magnética, imán permanente y reactivo. Entre ellos, el tipo de histéresis y el motor síncrono reactivo tienen las desventajas de baja eficiencia, bajo factor de potencia y pequeña capacidad de fabricación. Los motores síncronos de imanes permanentes se utilizan a menudo en máquinas herramienta CNC. Comparado con el tipo electromagnético, el imán permanente tiene las ventajas de una estructura simple, operación confiable y alta eficiencia; la desventaja es que el volumen es grande y las características de arranque no son buenas.

Sin embargo, el motor síncrono de imanes permanentes adopta imanes de tierras raras de alta magnetización residual y alta coercitividad, que pueden ser aproximadamente 1/2 más pequeños que el tamaño de la energía eléctrica de CC, 60 % más livianos y la inercia del rotor se reduce a 1/5 del motor de CC.

El motor síncrono de imanes permanentes en comparación con el motor asíncrono, utiliza una excitación de alto imán para eliminar la pérdida de excitación y la pérdida parásita relacionada, por lo que la eficiencia es alta. Además, debido a que no se requiere anillo colector ni escobilla para el motor electromagnético síncrono, la confiabilidad mecánica es la misma que la del motor de inducción (asíncrono) y el factor de potencia es mucho más alto que el del motor asíncrono, por lo que el La relación de volumen del motor síncrono de imanes permanentes es asíncrona. El motor es más pequeño. Esto se debe a que, a bajas velocidades, el motor de inducción (asíncrono) tiene una potencia aparente mucho mayor que la potencia aparente, porque el factor de potencia es bajo y la salida de la misma potencia activa es mucho mayor.

Motor síncrono de imanes permanentes en comparación con motor asíncrono

Para formar un campo magnético giratorio circular en el motor, se requiere una diferencia de fase de 90 grados entre el voltaje de excitación Uf y el voltaje de control UK. Los métodos comunes son:

1. Uso de voltaje de fase y voltaje de línea de fuente de alimentación trifásica para formar un cambio de fase de 90 grados.
2. Utilizando cualquier tensión de línea de la fuente de alimentación trifásica.
3. Red de cambio de fase.
4. Condensador en serie en la fase de excitación.

El motor asíncrono trifásico es un tipo de motor alimentado por una fuente de alimentación de CA trifásica de 380 V (diferencia de fase de 120 grados). Dado que el rotor del motor asíncrono trifásico y el campo magnético giratorio del estator giran en la misma dirección y a diferentes velocidades de rotación, existe una relación de deslizamiento.

El motor asíncrono trifásico

Comprensión a partir de indicadores técnicos

En cuanto a la comparación de indicadores técnicos, el autor elabora principalmente a partir de los siguientes seis puntos:

1. Diferentes capacidades de sobrecarga

El servoaccionamiento generalmente tiene 3 veces la capacidad de sobrecarga (y ahora hay algunos fabricantes de servos que pueden hacerlo 3,5 veces), lo que puede usarse para superar el momento de inercia de la carga de inercia en el momento del arranque, y el inversor en general permite una sobrecarga de 1,5 veces.

El servoaccionamiento generalmente tiene 3 veces la capacidad de sobrecarga

2. Precisión de control

La precisión de control del servosistema es mucho mayor que la conversión de frecuencia. Por lo general, la precisión de control del servomotor está garantizada por el codificador en el extremo posterior del eje del motor. Los codificadores comúnmente utilizados en el mercado son los codificadores fotoeléctricos incrementales y los codificadores fotoeléctricos de valor absoluto.

Precisión de control

3. Diferentes aplicaciones

La conversión de frecuencia y el servo son dos categorías de control. El primero pertenece al campo del control de transmisión y el segundo pertenece al campo del control de movimiento. Uno es cumplir con los requisitos de las aplicaciones industriales generales, y los requisitos de la aplicación no son altos, y la búsqueda de bajo costo. El otro es la búsqueda de alta precisión, alto rendimiento y alta respuesta.

Diferentes aplicaciones

4. Diferente rendimiento de aceleración y desaceleración

En condiciones sin carga, el servomotor se mecaniza desde un punto muerto hasta 2000r/min y no superará los 20ms. El tiempo de aceleración del motor está relacionado con la inercia del eje del motor y la carga. Generalmente, cuanto mayor sea la inercia, mayor será el tiempo de aceleración.

Distinto rendimiento de aceleración y desaceleración

5. Características dinámicas

En las aplicaciones de automatización, debido a que los servosistemas a menudo necesitan hacer frente a una mayor precisión de control y responder a errores más sutiles a un ritmo más rápido, el período de tiempo de ajuste de la respuesta debe ser más corto, generalmente en milisegundos o incluso en microsegundos. Muchos productos servo tienen un ancho de banda de respuesta de velocidad que puede alcanzar el nivel de kHz. A diferencia de los productos generales de accionamiento de frecuencia variable, este ancho de banda de respuesta de frecuencia suele ser de cientos de Hz.

Características dinámicas

Dado que los servos a menudo se enfrentan a aplicaciones que requieren alta precisión y alta respuesta dinámica, la carga general será relativamente ligera y la potencia de salida general generalmente estará en el rango de decenas de kilovatios, que es mejor que la potencia transmisión. El sistema de transmisión de frecuencia variable es mucho más pequeño; y esas aplicaciones de control de operación de servicio pesado por lo general no tienen características de respuesta excesivas. Generalmente, la conversión asíncrona puede cumplir con los requisitos.

Rango de potencia

Entendimiento del mercado

A través de las explicaciones anteriores, debemos tener una cierta comprensión de la diferencia entre el inversor y el servo en el nivel técnico. A continuación, el autor tiene la intención de discutir la diferencia entre los dos desde la perspectiva del mercado.

Aunque la tecnología de servo en nuestro país comenzó tarde, el sistema de servo que consta de servomotor, dispositivo de retroalimentación y controlador solo ha pasado 50 años. Sin embargo, es innegable que la industria manufacturera china se ha dado cuenta gradualmente de que el papel de los servosistemas en la mejora de la competitividad del producto está creciendo. La fuerte demanda del mercado de servosistemas está comenzando a emerger. Creo que en un futuro cercano, la nueva ronda de crecimiento en servosistemas continuará escribiendo la historia de otro "inversor de China". ¿Por qué decimos eso? Las principales razones del análisis son las siguientes:

En primer lugar, con el desarrollo de la forma general de la economía china, muchas industrias de aplicaciones servocríticas, como máquinas herramienta, equipos electrónicos especiales, equipos médicos, vehículos híbridos y nuevas industrias de energía, se han recuperado más que personas. #39;s expectativas por razones económicas y políticas. El desarrollo de estas industrias ha llevado directamente a una fuerte demanda en el mercado de servos, lo que ha llevado al surgimiento de muchas marcas de servos domésticos. Con la aceleración del proceso de industrialización, la modernización industrial y la sustitución de importaciones también han promovido el uso masivo de servoproductos, y los efectos del ahorro de energía y el aumento de la producción son cada vez más evidentes. Vale la pena mencionar que la madurez inicial de la tecnología de aplicación de servo en la industria de la energía eólica implica que las oportunidades comerciales de ahorro de energía y reducción de carbono para servo no son menores que las oportunidades que brinda el ahorro de energía y la reducción de emisiones para inversores de alto voltaje.

En segundo lugar, en el sector superior, los factores más importantes que los usuarios valoran en el proceso de uso, como la estabilidad, la capacidad de respuesta y la precisión, son las ventajas del servosistema. En los requisitos técnicos cada vez más exigentes de hoy, quien tiene el mayor rendimiento, quien puede obtener el favor de los usuarios, el precio ya no es el factor decisivo que obstaculiza el desarrollo de los servos. El mercado superior sin duda lo ocupan los servos. El inversor solo juega un papel en algunas áreas simples de gama relativamente baja.

Servoaccionamiento VEICHI

Según estadísticas incompletas, actualmente hay docenas de fabricantes de servoproductos en China. El umbral de acceso en el campo de los servos siempre ha sido más alto que en el campo de los inversores de baja tensión. Muchos fabricantes se han desarrollado sobre la base de la tecnología inverter. La tecnología de conversión de frecuencia se ha extendido a la tecnología de servocontrol y se utiliza hábilmente. Entre las siete industrias emergentes estratégicas, la industria de la maquinaria representa dos vehículos de nueva energía y fabricación de equipos de alta gama, y las otras cinco industrias emergentes estratégicas también necesitan el apoyo de la industria de la maquinaria. Desde este punto de vista, el desarrollo de la fabricación también traerá nuevas oportunidades para el desarrollo de servos.

Comprensión de la competencia en el mercado de servo e inversor

Dado que lo anterior habla de la diferencia en las condiciones del mercado, debe haber algo de competencia en el mercado. En algunos aspectos, la aplicación no es la misma debido a la diferencia de rendimiento y función entre el inversor y el servo. La principal competencia se concentra en los siguientes dos puntos:

Concurso de contenido técnico. En el mismo campo, si el comprador tiene requisitos técnicos altos y es más complicado, se seleccionará el sistema servo. De lo contrario, se seleccionará el producto inversor.

Competencia de precios. La mayoría de los compradores estarán preocupados por el costo, a menudo ignoran la tecnología y prefieren el inversor de menor costo. Como todos sabemos, el precio del servosistema es casi varias veces mayor que el del producto inversor.

Resumir

La comparación anterior de servo y tecnología de conversión de frecuencia se basa en la perspectiva del producto, y la diferencia entre ellos se resume en un breve párrafo:

La potencia del inversor es grande y la potencia del servoaccionamiento es pequeña;

El convertidor de frecuencia generalmente se expresa en KW de potencia, y el servoaccionamiento generalmente enfatiza la velocidad y el par;

El convertidor de frecuencia tiene el propósito de controlar la velocidad, y el servo tiene el propósito de controlar la posición, y las escenas utilizadas son diferentes;

La diferencia entre inversor y servoaccionamiento

Con todo, en aplicaciones industriales, los requisitos de control de velocidad y control de par no son muy altos para los inversores de propósito general. En el caso de requisitos estrictos de control de posición, se utilizan servoaccionamientos de CA inteligentes para lograr la velocidad de respuesta del servo. Es mucho más grande que la conversión de frecuencia, y algunos de los requisitos de respuesta y precisión de velocidad también son útiles para el control del servoaccionamiento de CA. Es decir, el movimiento del control de frecuencia variable casi puede ser reemplazado por el servoaccionamiento de CA.

El servoaccionamiento de CA es una de las tecnologías de apoyo de la automatización industrial moderna y el control de movimiento. Debido a su control de alta velocidad, amplio rango de velocidad, características dinámicas y alta eficiencia, el servoaccionamiento de CA se usa ampliamente en máquinas herramienta, equipos de impresión, equipos de embalaje, equipos textiles, caucho y plásticos. Nuevas fuentes de energía, como equipos, semiconductores electrónicos, energía eólica/solar, robótica y líneas de producción automatizadas.