AC 서보의 교체용 DC 드라이브

교류(AC) 구동 서보 시스템은 더 이상 산업용 모션 제어를 위한 유일한 신뢰할 수 있는 옵션이 아니며, 직류(DC) 스테퍼 및 서보 모터 및 드라이브의 발전으로 강력한 대안이 제공됩니다. 많은 기존의 저전압 DC 드라이브가 가혹한 플랜트 환경을 처리할 수 없지만 최신 고성능 드라이브는 이러한 상황을 개선하고 있습니다.

AC와 DC 시스템을 비교하기 전에 스테퍼와 서보 간에 몇 가지 중요한 차이점이 있습니다. 스테퍼 드라이브 정확도의 향상으로 사용성이 크게 증가함에 따라 스테퍼와 서보 모터 및 드라이브 사이의 응용 프로그램 격차가 빠르게 좁혀지고 있습니다. 그러나 둘 사이의 주요 성능 차이로 인해 가장 까다로운 애플리케이션에서 스테퍼를 사용할 수 없습니다.

가장 주목할만한 점은 스테퍼가 저속에서 높은 토크를 제공하지만 속도가 증가함에 따라 상당히 감소한다는 것입니다. 반면에 서보는 모터 속도 스펙트럼에서 일관된 토크를 유지하므로 능동 제동이 있는 SLT(안전 제한 토크) 및 SLS(속도)와 같은 안전 기능을 실행하는 데 탁월합니다.

스테퍼는 안전 토크 오프(STO) 안전 제어 수단을 제공하며 일반적으로 개방 루프로 실행할 수 있으므로 인코더나 리졸버가 필요하지 않습니다. 서보는 스테퍼보다 더 빠른 속도, 가속도 및 정확도를 제공하지만 비용이 더 많이 들고 정확한 위치 피드백을 위한 인코더가 필요합니다.

각각의 일관된 펄스와 함께 점진적인 움직임으로 인해 기술적으로 분리되어 있지만 최신 스테퍼의 회전당 50~100극은 아날로그 연속 위치 지정 및 속도의 성능에 접근합니다. 따라서 스테퍼는 많은 응용 분야에서 서보에 대한 실행 가능한 대안이 됩니다.

중전압에서 고전압 AC 가변 주파수 드라이브와 서보 드라이브는 일반적인 생산 현장에서 많은 요구 사항을 충족하지만 특정 애플리케이션에서는 AC 전원을 사용할 수 없거나 수용할 수 없는 경우가 있습니다. 특히 여기에는 로봇이나 협동로봇을 사용하는 자기공명영상(그림 1)과 같은 배터리 구동 및 인간 접촉 애플리케이션이 포함됩니다.

또한 최신 저전압 DC 드라이브(그림 2)는 기존 AC 시스템보다 작고 효율적이며 빠른 모터 가속 및 감속을 제공하며 일반적으로 구성이 덜 복잡하기 때문에 다른 애플리케이션을 향상시킬 수 있습니다. 소비자용 드라이브와 달리 극한의 온도, 진동 및 전기 노이즈를 견딜 수 있도록 산업적으로 강화되었습니다.

안전 시스템에서 사용할 때 엔지니어는 저전압 스테퍼 드라이브의 유선 STO 기능을 활용하여 모터에 공급되는 토크 또는 힘 생성 에너지를 직접 차단할 수 있습니다. DC 서보 드라이브는 구성 가능한 SLT 및 SLS로 안전합니다. 이 드라이브는 모터 데이터 수집 인터페이스를 제공하여 호환 가능한 컨트롤러가 프로그래밍 환경에서 구성된 대로 모터 상태를 처리하고 작동할 수 있도록 합니다. 드라이브와 통신하는 PLC는 나머지 자동화 시스템과의 원활한 통합을 위해 소프트웨어가 내장된 기술 개체를 통해 모터 동작을 제어합니다(그림 3).

DC 스테퍼 드라이브 및 모터에는 비교적 적은 수의 부품이 포함되어 있는 반면, 전자적으로 정류되는 DC 서보 모터는 팬이나 브러시와 같은 마모 부품이 없다는 장점이 있습니다. 이러한 속성은 DC 스테퍼와 서보 시스템 모두 최소한의 유지 관리로 장기간 유지하는 데 도움이 됩니다. 두 드라이브 유형 모두 광범위한 가변 속도, 위치 지정, 동기 축 및 기어링 애플리케이션에 매우 적합합니다.

많은 경우 엔지니어와 설계자는 산업용 애플리케이션을 위한 기존 AC 드라이브를 먼저 찾습니다. 그러나 초저전압 산업용 DC 스테퍼 및 서보 드라이브는 안정적이고 고도로 구성 가능한 모터 제어를 제공하며 적절하게 선택되면 산업용 애플리케이션 요구 사항을 충족합니다.

이 기사는 조지아주 노크로스에 있는 Siemens Industry의 SIMATIC 모션 컨트롤러 제품 마케팅 관리자인 Kevin Wu가 작성했습니다. 자세한 내용은 을 참조하십시오. 여기 .