Inversores CC como substitutos para servos CA

Os sistemas servo acionados por corrente alternada (AC) não são mais a única opção confiável para controle de movimento industrial, com avanços em motores de passo e servomotores de corrente contínua (DC) e drives fornecendo alternativas robustas. Embora muitos inversores tradicionais de baixa tensão não consigam lidar com o rigor dos ambientes hostis da planta, os inversores modernos de alto desempenho estão mudando essa situação para melhor.

Antes de comparar os sistemas AC com DC, existem várias diferenças importantes entre steppers e servos. A lacuna de aplicação está se fechando rapidamente entre motores de passo e servomotores e drives, pois os avanços na precisão do drive de passo estão aumentando muito sua usabilidade. No entanto, as principais diferenças de desempenho entre os dois ainda excluem o uso de steppers nas aplicações mais exigentes.

Mais notavelmente, os steppers fornecem alto torque em baixa velocidade, mas isso diminui substancialmente à medida que a velocidade aumenta. Os servos, por outro lado, mantêm um torque consistente em todo o espectro de velocidade do motor, tornando-os excelentes para executar funções de segurança como torque limitado por segurança (SLT) e velocidade (SLS) com frenagem ativa.

Os steppers fornecem meios para o controle de segurança do safe-torque off (STO) e normalmente podem ser executados em malha aberta, o que significa que nenhum codificador ou resolver é necessário. Os servos oferecem maior velocidade, aceleração e precisão do que os steppers, mas custam mais e exigem um codificador para feedback de posicionamento preciso.

Embora tecnicamente discretos devido a seus movimentos incrementais com cada pulso consistente, os 50 a 100 polos por revolução dos steppers modernos se aproximam do desempenho do posicionamento e velocidade analógicos contínuos. Isso torna os steppers uma alternativa viável aos servos em muitas aplicações.

Embora os inversores de frequência variável CA de média a alta tensão e os servoconversores atendam a muitas necessidades em um chão de fábrica típico, a alimentação CA às vezes não está disponível ou é inaceitável para determinadas aplicações. Mais notavelmente, isso inclui aplicativos acionados por bateria e de contato humano, como imagens de ressonância magnética (Figura 1), usando robôs ou cobots.

Além disso, os modernos inversores CC de baixa tensão (Figura 2) podem aprimorar outras aplicações porque são mais compactos e eficientes do que os sistemas CA tradicionais, fornecem aceleração e desaceleração rápidas do motor e normalmente são menos complicados de configurar. Ao contrário das unidades de consumo, elas são reforçadas industrialmente para suportar temperaturas extremas, vibração e ruído elétrico.

Quando usado em sistemas de segurança, os engenheiros podem aproveitar a funcionalidade STO com fio dos drives de passo de baixa tensão para cortar diretamente a energia de produção de torque ou força de ser fornecida ao motor. Os servo-drives DC estão prontos para segurança com SLT e SLS configuráveis. Esses inversores fornecem uma interface de coleta de dados do motor, permitindo que controladores compatíveis processem e atuem sobre o status do motor conforme configurado no ambiente de programação. Um CLP que se comunica com o inversor controla o movimento do motor por meio de objetos de tecnologia incorporados ao software para integração perfeita com o restante do sistema de automação (Figura 3).

Os acionamentos e motores de passo DC contêm relativamente poucos componentes, enquanto os servomotores DC comutados eletronicamente possuem a vantagem de não ter peças de desgaste, como ventiladores ou escovas. Esses atributos ajudam os sistemas DC stepper e servo a resistir por longos períodos de tempo com manutenção mínima. Ambos os tipos de acionamento são adequados para uma ampla gama de aplicações de velocidade variável, posicionamento, eixo síncrono e engrenagem.

Em muitos casos, engenheiros e designers olham primeiro para os inversores de frequência tradicionais para aplicações industriais. Mas os acionamentos de passo e servos CC industriais de tensão extra baixa fornecem controle de motor confiável e altamente configurável e, quando selecionados adequadamente, atendem às necessidades de aplicações industriais.

Este artigo foi escrito por Kevin Wu, gerente de marketing de produto do controlador de movimento SIMATIC para Siemens Industry, Norcross, GA. Para mais informações, visite aqui .