AC-servomotor vs. DC-servomotor: Wat is het grote verschil? En hoe past BLDC hierin?

AC servomotor en DC servomotor, ze klinken gelijkaardig, maar ze hebben enkele grote verschillen. Als je de beste motor probeert te kiezen voor je apparatuur of robot, of gewoon geïnteresseerd bent in hoe deze motoren die soepele beweging bereiken, dan ben je hier op de juiste plaats! Dit artikel helpt je om het verschil tussen AC-servomotoren en DC-servomotoren in eenvoudige bewoordingen te begrijpen.

Wat is een servomotor eigenlijk?

A servomotor is een speciaal type motor dat wordt gebruikt als je een heel nauwkeurige regeling van positie, snelheid of koppel nodig hebt. Denk aan een robotarm die naar een exacte plek moet bewegen. Dat is waar een servomotor (AC of DC) vaak uitblinkt.

De magie van een servomotor is het gesloten lussysteem. Dit betekent dat hij feedback krijgt over zijn positie of snelheid. Een encoder of een tachometer levert deze feedback meestal aan de controller. Deze terugkoppeling helpt het servosysteem om snel aanpassingen te maken om ervoor te zorgen dat de motor precies doet wat hem wordt opgedragen. Een servomotor bestaat dus uit de motor zelf, een feedbackapparaat en een controller of servoaandrijving. Deze configuratie helpt bij het bereiken van een hoge besturingsprecisie voor taken op het gebied van bewegingsbesturing. Het gaat allemaal om die nauwkeurige regeling van hoekige of lineaire positie.

Wat is een DC Servomotor dan en hoe werkt hij?

Laten we nu inzoomen op de Gelijkstroom-servomotor. Zoals de naam al zegt, werkt dit type motor op gelijkstroom (DC). Veel typen DC-servomotoren gebruiken een permanente magneet in hun stator (het vaste deel) en een anker (het roterende deel) met wikkelingen.

De "DC" in de DC-servomotor vertelt ons dat deze gelijkstroom gebruikt. Een veelgebruikt type is de geborstelde DC-servomotor. Deze gelijkstroommotor gebruikt een borstel en een commutatorsysteem om de rotor (het draaiende onderdeel) van stroom te voorzien. De DC-servomotor is fantastisch voor taken die een uitstekende snelheidsregeling en koppel vereisen. Een kleine DC-motor kan een DC-servomotor zijn als hij deel uitmaakt van een servosysteem dat is ontworpen voor nauwkeurige regeling. De eenvoud van een DC-motor kan soms een groot voordeel zijn.

En hoe verschilt een AC-servomotor precies van een DC-motor?

Oké, laten we overschakelen naar de AC-servomotor. Deze werkt op wisselstroom (AC). In tegenstelling tot een eenvoudige wisselstroommotor zoals een inductiemotor, is een AC-servomotor gebouwd voor dezelfde nauwkeurige besturing die we hebben besproken, maar vaak met meer kracht.

De meeste ontwerpen van AC-servomotoren zijn borstelloos. Dit is een groot verschil met veel typen DC-servomotoren. Een AC-motor zoals een synchrone AC-motor kan worden gebruikt als AC-servomotor. De stator in een AC-servomotor heeft wikkelingen en de rotor heeft meestal een permanente magneet. De regelaar creëert een roterend magnetisch veld in de stator om de rotor te laten draaien. Dit ontwerp helpt de AC-servomotor zijn goede koppel en efficiëntie te geven.

Laten we het over borstels hebben: Waarom zijn ze belangrijk voor een DC-servomotor?

In een geborstelde gelijkstroommotor, wat veel gelijkstroom-servomotoren zijn, zorgen de borstels ervoor dat de elektrische stroom het draaiende anker bereikt. Deze kleine stukjes koolstof, de borstelset, wrijven tegen een onderdeel dat de commutator wordt genoemd. Dit commutator- en borstelsysteem is cruciaal.

De aanwezigheid van borstels betekent dat er slijtage optreedt. Na verloop van tijd zullen borstels zeker slijten. Dit betekent onderhoud. Je moet de borstels in een DC-servomotor controleren en vervangen. Als je dat niet doet, kan de gelijkstroommotor stoppen met goed of helemaal niet meer werken. Deze mechanische commutatie door de borstels en de commutator is een belangrijk kenmerk van een geborstelde DC-servomotor. Veel DC-servomotoren vertrouwen op dit eenvoudige, maar slijtvaste borstelsysteem.

Waarom gaan AC-servomotoren meestal Brushless? Is het een koopje?

Je hoort vaak "borstelloos" bij een AC-servomotor, en ja, dat is nogal wat. Borstelloos betekent dat er geen borstels meer slijten. Dit is een van de grootste voordelen. Een AC-servomotor maakt over het algemeen gebruik van elektronische commutatie in plaats van een mechanische commutator en borstels. Dit betekent dat de regelaar de stroom in de motorspoelen schakelt.

Dit borstelloze ontwerp in een AC-servomotor leidt tot veel minder onderhoud. Het betekent ook dat de wisselstroommotor vaak met hogere snelheden en efficiënter kan draaien. De wrijvingswarmte is ook minder een probleem. Om deze redenen zijn veel moderne AC-servomotoren borstelloos. Dit borstelloze karakter draagt bij aan de betrouwbaarheid van AC-servo's, vooral bij veeleisende automatiseringstaken. AC-servomotoren en (borstel)DC-servosystemen verschillen hier aanzienlijk van elkaar.

Wat zijn de belangrijkste verschillen tussen AC- en DC-servomotoren qua prestaties?

Bij het kiezen van een motor zijn de prestaties van groot belang. Het belangrijkste onderscheid tussen AC- en DC-servomotortypen is hier belangrijk. AC-servomotoren bieden meestal een hoger koppel bij hogere snelheden. Ze hebben ook een betere acceleratie omdat hun rotor een lage massatraagheid heeft. Hierdoor is een AC-servomotor ideaal voor taken waarbij snel gestart en gestopt moet worden.

Een DC-servomotor, in het bijzonder een geborstelde DC-motor, kan een uitstekend koppel leveren bij lage snelheden. Het borstelsysteem kan echter de topsnelheid en acceleratie beperken. De snelheidsregeling kan bij beide uitstekend zijn, maar de manier waarop verschilt. De verschillen tussen AC en DC komen ook naar voren in hoe ze omgaan met overbelasting - een AC-servomotor gaat hier vaak beter mee om. Deze verschillen tussen AC-servomotoren en hun DC-tegenhangers helpen bij het kiezen van de juiste actuator.

Hoe past een BLDC-motor (borstelloze gelijkstroom) in dit plaatje?

Nu hoor je misschien over een BLDC-motor, of borstelloze gelijkstroommotor. Dit klinkt alsof het dingen door elkaar haalt! Een BLDC-motor is in veel gevallen inderdaad een borstelloze DC-servomotor. Hij werkt op gelijkstroom (vaak van een gelijkspanningsbron die wordt geregeld door de regelaar) maar maakt gebruik van elektronische commutatie, net als een AC-servomotor. Een BLDC-motor heeft dus geen borstels die slijten.

Een borstelloze DC-servomotor, zoals een BLDC, gebruikt vaak een permanente magneet op zijn rotor. De regelaar voor een BLDC-motor is complexer dan voor een eenvoudige geborstelde DC-motor omdat deze de elektronische commutatie moet afhandelen. Deze borstelloze DC-motoren bieden een uitstekend koppel en rendement, waardoor de BLDC een populaire keuze is voor veel Motion Control-toepassingen, waaronder robotica.

Wanneer zou ik kiezen voor een AC-servomotor in plaats van een DC-servomotor voor mijn project?

Voor grote industriële automatiseringsmachines wordt vaak gekozen voor een AC-servomotor. Omdat ze meestal borstelloos zijn, vereisen ze veel minder onderhoud, wat geweldig is voor systemen die constant draaien. Het vermogen van een AC-servomotor om een hoog koppel te leveren over een breder snelheidsbereik is een groot pluspunt.

Als mijn toepassing zeer dynamische prestaties nodig heeft - snelle acceleratie en snelle omkeringen - dan is de rotor met lage massatraagheid van een AC-servomotor een echte kampioen. AC-servomotoren worden gebruikt in veeleisende taken zoals CNC-machines en complexe robotica. Een combinatie van AC-servo- en DC-systemen kan bestaan in grotere opstellingen, maar voor de hoofdaandrijving doen AC-servo's vaak het zware werk. AC-ingang is ook gemakkelijk beschikbaar in industriële omgevingen. AC-servomotoren hebben meestal een complexere besturing, maar de prestaties rechtvaardigen dit meestal.

En wanneer is een DC-servomotor de beste keuze? Wat zijn de voordelen?

Maar sluit de DC-servomotor niet uit! Er zijn momenten waarop deze precies past. Als je een project hebt dat op batterijen werkt, is een DC-servomotor een logische keuze omdat hij gelijkstroom gebruikt. Voor kleinere machines of toepassingen waarbij je een zeer soepele bewegingsbesturing bij lage snelheden nodig hebt, kan een DC-servomotor, vooral een geborstelde DC-servomotor, uitstekend zijn. Een van de belangrijkste voordelen is de eenvoud, vooral voor de geborstelde DC-motor.

De besturing voor een geborstelde DC-servomotor kan eenvoudiger en goedkoper zijn dan voor een AC-servomotor of een BLDC-motor. Dit maakt een DC-servomotor een uitstekende optie voor eenvoudigere of budgetgevoelige projecten die een nauwkeurige besturing vereisen. DC-servomotoren hebben misschien niet de topsnelheid van een AC-servomotor, maar voor veel taken is hun vermogen om een groot koppel en een goede positieregeling te leveren uitstekend. DC-servomotoren vereisen aandacht voor de borstels als het een geborsteld DC-type is, maar het zijn werkpaarden.

Zijn er grote verschillen tussen AC- en DC-servomotoren in regelapparatuur?

Ja, de besturing en het totale servosysteem kunnen behoorlijk verschillen. Dit is een cruciaal gebied als we kijken naar het verschil tussen AC servo en DC types. Een AC-servomotor, die borstelloos is, heeft een complexere besturing nodig (vaak een servoaandrijving genoemd) om de elektronische commutatie af te handelen en het roterende magnetische veld te creëren. Deze regelaar beheert nauwkeurig de stroom naar de statorwikkelingen.

Een geborstelde DC-servomotor heeft een eenvoudiger regelcircuit omdat de commutatie mechanisch wordt uitgevoerd door de borstels en de commutator. Beide typen maken echter gebruik van een gesloten-lussysteem, wat betekent dat ze vertrouwen op feedback van een encoder of vergelijkbaar apparaat om een nauwkeurige regeling van positie, snelheid of koppel te bereiken. De besturing is het brein dat ervoor zorgt dat de motor (of het nu een DC-servomotor of AC-servomotor is) zijn doel bereikt. Of het nu gaat om de regeling van de hoekpositie of de lineaire positie, de controller speelt een belangrijke rol. Zowel AC- als DC-servomotorsystemen streven naar die hoge nauwkeurigheid van positiebesturing.