Servomotore CA vs. servomotore CC: Qual è la grande differenza? E come si inserisce il BLDC?

Servomotore CA e servomotore CC: sembrano simili, ma hanno alcune grandi differenze. Se state cercando di scegliere il motore migliore per la vostra apparecchiatura o il vostro robot, o se siete semplicemente interessati a sapere come questi motori riescono a ottenere un movimento fluido, siete nel posto giusto! Questo articolo vi aiuterà a capire la differenza tra servomotori CA e servomotori CC in termini semplici.

Che cos'è esattamente un servomotore?

A servomotore è un tipo speciale di motore che viene utilizzato quando è necessario un controllo molto preciso della posizione, della velocità o della coppia. Pensate a un braccio robotico che deve spostarsi in un punto esatto. È in questo caso che un servomotore (sia esso in c.a. o in c.c.) si rivela spesso particolarmente efficace.

La magia di un servomotore è il suo sistema ad anello chiuso. Ciò significa che riceve un feedback sulla sua posizione o velocità. Di solito è un encoder o un tachimetro a fornire questo feedback al controllore. Questo feedback aiuta il servosistema a effettuare regolazioni rapide per garantire che il motore faccia esattamente ciò che gli viene detto. Un servomotore è quindi composto dal motore stesso, da un dispositivo di retroazione e da un controllore o servoazionamento. Questa configurazione consente di ottenere un'elevata precisione di controllo per le attività di motion control. Si tratta di un controllo preciso della posizione angolare o lineare.

Che cos'è un servomotore CC e come funziona?

Ora, ingrandiamo l'immagine Servomotore DC. Come dice il nome, questo tipo di motore funziona a corrente continua (DC). Molti tipi di servomotori CC utilizzano un magnete permanente nello statore (la parte fissa) e un'armatura (la parte rotante) con avvolgimenti.

Il termine "DC" nel servomotore DC indica che utilizza la corrente continua. Un tipo comune è il servomotore CC a spazzole. Questo motore CC utilizza un sistema di spazzole e commutatori per fornire energia al rotore (il componente che gira). Il servomotore CC è fantastico per le attività che richiedono un eccellente controllo della velocità e della coppia. Un piccolo motore a corrente continua può essere un servomotore a corrente continua se fa parte di un sistema di servoassistenza progettato per un controllo preciso. A volte la semplicità di un motore CC può essere un grande vantaggio.

E in che modo un servomotore CA è diverso da un motore CC?

Passiamo al servomotore CA. Questo funziona con corrente alternata (corrente alternata). A differenza di un semplice motore CA, come un motore a induzione, un servomotore CA è costruito per ottenere lo stesso controllo preciso di cui abbiamo parlato, ma spesso con più forza.

La maggior parte dei progetti di servomotori CA sono brushless. Questa è una grande differenza rispetto a molti tipi di servomotori CC. Un motore CA come un motore sincrono CA può essere utilizzato come servomotore CA. Lo statore di un servomotore CA è dotato di avvolgimenti e il rotore di solito ha un magnete permanente. Il controllore crea un campo magnetico rotante nello statore per far girare il rotore. Questa struttura contribuisce a conferire al servomotore CA una buona coppia e una buona efficienza.

Parliamo di spazzole: Perché sono importanti per un servomotore CC?

In un motore CC a spazzole, come molti servomotori CC, le spazzole sono il modo in cui la corrente elettrica raggiunge l'armatura in rotazione. Questi piccoli pezzi di carbonio, il set di spazzole, sfregano contro una parte chiamata commutatore. Il sistema di commutatori e spazzole è fondamentale.

La presenza di spazzole implica un'usura. Con il tempo, le spazzole si consumano. Questo significa manutenzione. È necessario controllare e sostituire le spazzole in un servomotore CC. In caso contrario, il motore CC potrebbe smettere di funzionare bene o del tutto. La commutazione meccanica effettuata dalle spazzole e dal commutatore è una caratteristica fondamentale di un servomotore CC a spazzole. Molti servomotori CC si affidano a questo semplice, ma usurante, sistema di spazzole.

Perché i servomotori in c.a. sono in genere senza spazzole? È un grande affare?

Si sente spesso parlare di "brushless" quando si parla di servomotori CA e, in effetti, si tratta di una cosa piuttosto importante. L'utilizzo di un motore brushless significa che non ci sono spazzole fisiche da consumare. Questo è uno dei principali vantaggi. Un servomotore in c.a. utilizza generalmente una commutazione elettronica invece di un commutatore meccanico e di spazzole. Ciò significa che il controllore gestisce la commutazione della corrente nelle bobine del motore.

Il design brushless di un servomotore CA comporta una minore manutenzione. Inoltre, il motore CA può spesso funzionare a velocità più elevate e in modo più efficiente. Anche il calore prodotto dall'attrito è un problema minore. Per questi motivi, molti servomotori CA moderni sono brushless. La natura brushless contribuisce all'affidabilità dei servoazionamenti in c.a., soprattutto nei compiti di automazione più impegnativi. I servomotori in c.a. e i servosistemi in c.c. (a spazzole) presentano notevoli differenze.

Quali sono le differenze principali tra i servomotori in c.a. e in c.c. in termini di prestazioni?

Quando si sceglie un motore, le prestazioni sono fondamentali. Le distinzioni principali tra i tipi di servomotori CA e CC sono importanti. I servomotori CA tendono a offrire una coppia maggiore a velocità più elevate. Inoltre, hanno in genere un'accelerazione migliore perché il loro rotore può avere una bassa inerzia. Questo fa sì che un servomotore in c.a. sia ideale per le attività che richiedono avviamenti e arresti rapidi.

Un servomotore CC, in particolare un motore CC a spazzole, può fornire una coppia eccellente a basse velocità. Tuttavia, il sistema a spazzole può limitare la velocità massima e l'accelerazione. Il controllo della velocità può essere eccellente con entrambi, ma il metodo utilizzato è diverso. Le differenze tra c.a. e c.c. si manifestano anche nel modo in cui gestiscono il sovraccarico: un servomotore c.a. spesso lo gestisce meglio. Considerare queste differenze tra i servomotori CA e le loro controparti CC aiuta a scegliere l'attuatore giusto.

Come si inserisce un motore BLDC (Brushless DC) in questo quadro?

Ora, si potrebbe sentire parlare di un motore BLDC, o motore DC brushless. Questo sembra confondere le cose! Un motore BLDC è in effetti un servomotore DC brushless in molti casi. Funziona in corrente continua (spesso da una sorgente di tensione continua regolata dal controller) ma utilizza una commutazione elettronica, come un servomotore CA. Pertanto, un motore BLDC non ha spazzole da consumare.

Un servo DC brushless, come un BLDC, utilizza spesso un magnete permanente sul rotore. Il controllore di un motore BLDC è più complesso di quello di un semplice motore DC spazzolato, perché deve gestire la commutazione elettronica. Questi motori CC senza spazzole offrono una coppia e un'efficienza eccellenti, rendendo il BLDC una scelta popolare per molte applicazioni di controllo del movimento, compresa la robotica.

Quando scegliere un servomotore CA rispetto a un servomotore CC per il mio progetto?

Per le macchine di automazione industriale di grandi dimensioni, i servomotori CA sono spesso la scelta ideale. Essendo generalmente senza spazzole, richiedono molta meno manutenzione, il che è ottimo per i sistemi che funzionano costantemente. La capacità di un servomotore CA di erogare una coppia elevata in un intervallo di velocità più ampio è un grande vantaggio.

Se la mia applicazione ha bisogno di prestazioni altamente dinamiche - accelerazione rapida e inversioni veloci - il rotore a bassa inerzia di un servomotore CA è un vero campione. I servomotori in c.a. sono utilizzati in attività impegnative come i macchinari CNC e la robotica complessa. Nelle configurazioni più grandi può esistere una combinazione di servomotori CA e CC, ma per quanto riguarda il motore principale, i servomotori CA spesso si occupano del lavoro più pesante. L'alimentazione in c.a. è facilmente disponibile anche in ambito industriale. I servomotori in c.a. hanno in genere un controllore più complesso, ma le prestazioni lo giustificano.

E quando un servomotore CC è la scelta migliore? Quali sono i suoi vantaggi?

Ma non escludete il servomotore CC! In alcuni casi è proprio quello che fa al caso vostro. Se avete un progetto che funziona a batterie, un servomotore CC è una scelta naturale perché utilizza l'alimentazione CC. Per le macchine più piccole o per le applicazioni in cui è necessario un controllo del movimento molto fluido a bassa velocità, un servomotore CC, in particolare un servomotore CC spazzolato, può essere eccellente. Uno dei suoi principali vantaggi è la semplicità, soprattutto per i motori CC a spazzole.

Il controllore di un servomotore DC brushed può essere più semplice e meno costoso di quello di un servomotore AC o di un motore BLDC. Ciò rende il servomotore CC un'opzione eccellente per i progetti più semplici o sensibili al budget che richiedono un controllo preciso. I servomotori in c.c. possono non avere la velocità massima di un servomotore in c.a., ma per molti compiti la loro capacità di fornire una grande coppia e un controllo di posizione è eccellente. I servomotori CC richiedono attenzione alle spazzole se si tratta di un tipo CC spazzolato, ma sono cavalli di battaglia.

Ci sono grandi differenze tra i servomotori CA e CC nelle apparecchiature di controllo?

Sì, il controllore e il servosistema nel suo complesso possono essere molto diversi. Si tratta di un aspetto cruciale quando si esamina la differenza tra i servomotori CA e CC. Un servomotore CA, essendo senza spazzole, richiede un controller più complesso (spesso chiamato servoazionamento) per gestire la commutazione elettronica e creare il campo magnetico rotante. Questo controllore gestisce con precisione la corrente agli avvolgimenti dello statore.

Un servomotore CC a spazzole ha un circuito di controllo più semplice perché la commutazione avviene meccanicamente tramite le spazzole e il commutatore. Tuttavia, entrambi i tipi utilizzano un sistema ad anello chiuso, ovvero si affidano al feedback di un encoder o di un dispositivo simile per ottenere un controllo preciso di posizione, velocità o coppia. Il controllore è il cervello, che assicura che il motore (sia esso un servo DC o un servo AC) raggiunga il suo obiettivo. Che si tratti di controllo della posizione angolare o lineare, il controllore svolge un ruolo importante. Sia i sistemi di servomotori in c.a. che quelli in c.c. mirano a un'elevata precisione di controllo della posizione.