Mudando para Acionamentos DC: Alternativa Confiável a Servos AC em Controle de Movimento Industrial

Sistemas de servo acionados por corrente alternada (CA) não são mais a única opção confiável para controle de movimento industrial, com avanços em motores e acionamentos de passo e servo de corrente contínua (CC) de alto desempenho fornecendo alternativas robustas. Embora muitos acionamentos CC de baixa tensão tradicionais não possam lidar com o rigor de ambientes industriais hostis, acionamentos modernos de alto desempenho estão mudando esta situação para melhor.

Diferenças entre Steppers e Servos

Antes de comparar sistemas CA a CC, existem várias diferenças importantes entre steppers e servos. A lacuna de aplicação está fechando rapidamente entre motores e acionamentos de stepper e servo, à medida que avanços na precisão de acionamento de stepper estão aumentando muito sua usabilidade. No entanto, diferenças-chave de desempenho entre os dois ainda descartam o uso de steppers nas aplicações mais exigentes.

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

Steppers fornecem meios para controle de segurança torque-off seguro (STO) e podem tipicamente ser executados em malha aberta, significando que nenhum encoder ou resolver é requerido. Servos entregam velocidade, aceleração e precisão mais altas que steppers, mas custam mais e requerem um encoder para feedback de posicionamento preciso.

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

Quando a Energia CA Não Está Disponível ou é Inaceitável

Embora acionamentos de frequência variável CA de média a alta tensão e acionamentos servo CA satisfaçam muitas necessidades em um piso de fábrica típico, energia CA às vezes não está disponível ou é inaceitável para certas aplicações. Mais notavelmente, isso inclui aplicações movidas a bateria e de contato humano, como ressonância magnética (Figura 1), usando robôs ou cobots.

Adicionalmente, acionamentos CC de baixa tensão modernos (Figura 2) podem melhorar outras aplicações porque são mais compactos e eficientes que sistemas CA tradicionais, fornecem aceleração e desaceleração rápidas do motor, e são tipicamente menos complicados de configurar. Diferente de acionamentos de grau consumidor, eles são endurecidos industrialmente para suportar temperaturas extremas, vibração e ruído elétrico.

Sistemas de Segurança com Acionamentos CC

Quando usados em sistemas de segurança, engenheiros podem tirar vantagem da funcionalidade STO hardwired de acionamentos de stepper de baixa tensão para cortar diretamente energia produtora de torque ou força de ser suprida ao motor. Acionamentos servo CC são prontos para segurança com SLT e SLS configuráveis. Estes acionamentos fornecem uma interface de coleta de dados do motor, permitindo controladores compatíveis processarem e agirem sobre status do motor como configurado no ambiente de programação. Um CLP comunicando com o acionamento controla movimento do motor através de objetos de tecnologia embutidos em software para integração perfeita com o resto do sistema de automação (Figura 3).

Manutenção Mínima e Longa Vida Útil

Acionamentos e motores de stepper CC contêm relativamente poucos componentes, enquanto motores servo CC comutados eletronicamente possuem a vantagem de nenhuma peça de desgaste como ventiladores ou escovas. Estes atributos ajudam ambos os sistemas de stepper e servo CC a se manterem por longos períodos com manutenção mínima. Ambos os tipos de acionamento são bem adequados para uma ampla gama de velocidade variável, posicionamento, eixo síncrono e aplicações de engrenagem.

Em muitos casos, engenheiros e designers olham primeiro para acionamentos CA tradicionais para aplicações industriais. Mas acionamentos industriais de stepper e servo CC de extra-baixa tensão fornecem controle de motor confiável e altamente configurável e, quando selecionados adequadamente, atendem necessidades de aplicações industriais.

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