อะไรคือความแตกต่างระหว่างวิธีการเบรกทั้งสามวิธีสำหรับเซอร์โวมอเตอร์?

เนื่องจากเป็นองค์ประกอบหลักของแอคชูเอเตอร์ในระบบควบคุมอัตโนมัติ ประสิทธิภาพการเบรกของเซอร์โวมอเตอร์จึงส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำของตำแหน่งและความน่าเชื่อถือด้านความปลอดภัยของอุปกรณ์ ปัจจุบัน วิธีการเบรกทั่วไปสำหรับเซอร์โวมอเตอร์ ได้แก่ การเบรกแบบไดนามิก การเบรกแบบจ่ายพลังงานใหม่ และการเบรกเชิงกลด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า วิธีการเหล่านี้แสดงให้เห็นความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในหลักการเบรก สถานการณ์การใช้งาน และคุณลักษณะทางเทคนิค ทำให้จำเป็นต้องเลือกเป้าหมายตามสภาพการทำงานเฉพาะ

I. การเบรกแบบไดนามิก: รวดเร็ว-พลังงานตอบสนอง-การเบรกแบบสิ้นเปลือง

การเบรกแบบไดนามิก (DB) แปลงพลังงานจลน์ในการหมุนเป็นความร้อนที่กระจายโดยการ-ลัดวงจรขดลวดมอเตอร์หรือเชื่อมต่อกับตัวต้านทานการเบรกระหว่างการตัดไฟ เมื่อตรวจพบคำสั่งหยุด เซอร์โวไดรฟ์จะขัดจังหวะแหล่งจ่ายไฟสามเฟส-ทันที ขณะเดียวกันก็ควบคุมโมดูล IGBT ไปพร้อมๆ กันเพื่อสร้างวงจรปิดระหว่างขดลวดมอเตอร์และตัวต้านทานเบรก มอเตอร์ยังคงหมุนต่อไปเนื่องจากความเฉื่อย กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดจากการตัดเส้นสนามแม่เหล็กจะกระจายไปเมื่อความร้อนของจูลผ่านตัวต้านทาน ทำให้เกิดแรงบิดในการเบรกตรงข้ามกับทิศทางของมอเตอร์ ข้อมูลผู้เชี่ยวชาญระบุว่าวิธีนี้ทำให้ได้แรงบิดในการเบรกที่ 150%-200% ของแรงบิดพิกัด โดยมีเวลาตอบสนองต่ำเพียง 10-50 มิลลิวินาที ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสถานการณ์การหยุดฉุกเฉิน

อย่างไรก็ตาม วิธีการ "ให้ความร้อน-เพื่อ-หยุด" นี้มีข้อจำกัดที่ชัดเจน ประการแรก การเบรกด้วยกำลังสูง-อย่างต่อเนื่องจะทำให้อุณหภูมิในตัวต้านทานเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ข้อมูลการทดสอบจากช่องเทคโนโลยีแสดงให้เห็นว่าการเบรกด้วยกำลังเต็ม-ห้ารอบติดต่อกันสามารถดันอุณหภูมิพื้นผิวของตัวต้านทานให้สูงกว่า 200 องศา ได้ โดยจำเป็นต้องมีระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ ประการที่สอง การไม่สามารถกู้คืนพลังงานเบรกได้ทำให้เกิดการสูญเสีย ในสายการผลิตที่มีการสตาร์ทและหยุดบ่อยครั้ง ระบบเบรกแบบไดนามิกสามารถใช้พลังงานมากกว่า 15% ของกำลังทั้งหมดของเครื่องจักร ดังนั้น โซลูชันนี้จึงเหมาะสมกว่าสำหรับการใช้งานที่ใช้พลังงานต่ำ-ถึง-กำลังปานกลางที่มีการเบรกเป็นระยะๆ เช่น การกำหนดตำแหน่งในเครื่องจักรบรรจุภัณฑ์ หรือ-}การควบคุมการเคลื่อนที่แบบจุดต่อ{14}} ในแขนหุ่นยนต์

ครั้งที่สอง การเบรกแบบจ่ายพลังงานใหม่: โซลูชั่นสีเขียวสำหรับการป้อนกลับพลังงาน

การเบรกแบบจ่ายพลังงานใหม่แสดงถึงทิศทางการพัฒนาสำหรับระบบเซอร์โวระดับไฮเอนด์- โดยมีเทคโนโลยีหลักที่เน้นไปที่การประยุกต์ใช้ตัวแปลง PWM แบบสองทิศทาง เมื่อมอเตอร์ทำงานในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ไดรฟ์จะตรวจจับความแตกต่างของเฟสอย่างชาญฉลาดเพื่อแก้ไข EMF ด้านหลังให้เป็นไฟ DC พลังงานนี้จะถูกป้อนกลับไปยังตัวเก็บประจุบัส และต่อมาจะถูกส่งกลับไปยังโครงข่ายผ่านกริดอินเวอร์เตอร์- รายงานการทดสอบของ Mitsubishi Electric ระบุว่าภายใต้สภาวะการเปิด/ปิดแม่พิมพ์ในเครื่องฉีดขึ้นรูป การเบรกแบบสร้างใหม่สามารถคืนพลังงานการเบรกได้ 30%-45% ซึ่งช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานของระบบได้อย่างมาก

การใช้เทคโนโลยีนี้จำเป็นต้องมีการป้องกันหลายประการ ขั้นแรก จะต้องติดตั้งวงจรแคลมป์แบบไดนามิกบนแรงดันไฟฟ้าบัสเพื่อป้องกันการพังทลายของแรงดันไฟฟ้าเกินที่เกิดจากการป้อนกลับของพลังงาน ประการที่สอง ธนาคารตัวเก็บประจุเก็บพลังงานความจุสูง-เป็นสิ่งจำเป็น- โดยทั่วไประบบเซอร์โว 400V ต้องการตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าเกิน 10,000μF ประการที่สาม ฝั่งกริดต้องเป็นไปตามข้อกำหนดการเชื่อมต่อกริด-โดยมีค่าความผิดเพี้ยนฮาร์มอนิกรวม (THD) ต่ำกว่า 5% ขณะนี้ผู้ผลิตในประเทศอย่าง Inovance เชี่ยวชาญอัลกอริธึมการแปลงพลังงานแบบสองทิศทางแล้ว ซึ่งช่วยให้สามารถ-ใช้การเบรกแบบสร้างใหม่ได้ในระบบควบคุมระดับเสียงของกังหันลมและยานพาหนะไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดด้านต้นทุนจะจำกัดการใช้งานในสถานการณ์ที่ใช้พลังงานต่ำต่ำกว่า 500W

ที่สาม การเบรกด้วยเครื่องกลไฟฟ้า: การประกันความปลอดภัยทางกายภาพอย่างแท้จริง

เบรกแบบเครื่องกลไฟฟ้าช่วยให้เบรกแบบไม่สัมผัส-โดยการตอบโต้พรีโหลดของสปริงด้วยแรงแม่เหล็กไฟฟ้า หลักการ: เมื่อมีพลังงาน แม่เหล็กไฟฟ้าจะเอาชนะแรงดันสปริงเพื่อปลดผ้าเบรกออกจากเพลามอเตอร์ เมื่อทำการ-เพิ่มพลังงาน สปริงจะบีบอัดแผ่นเสียดสีทันทีเพื่อสร้างแรงเบรก โครงสร้างทางกลล้วนๆ นี้ให้แรงบิดยึดคงที่ได้สูงสุดถึงสามเท่าของแรงบิดพิกัด ซึ่งช่วยขจัดความเสี่ยงจากการลื่นไถลได้อย่างสมบูรณ์ ด้วยเหตุนี้ จึงจำเป็นในการใช้งานโหลดแนวตั้ง (เช่น สปินเดิลของเครื่องมือกล เครื่องลากลิฟต์)

อย่างไรก็ตาม เบรกเชิงกลมีข้อจำกัดโดยธรรมชาติ ประการแรก เบรกดังกล่าวแสดงความล่าช้าในการสั่งงานอย่างมาก ข้อมูลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าจะใช้เวลา 80-120 มิลลิวินาทีตั้งแต่การตัดไฟไปจนถึงการทำงานเต็มที่ ซึ่งช้ากว่าวิธีการเบรกแบบอิเล็กทรอนิกส์มาก ประการที่สอง วัสดุเสียดสีสึกหรอ รายงานการบำรุงรักษาสำหรับเซอร์โวมอเตอร์บางยี่ห้อระบุว่าหลังจากการทำงานต่อเนื่อง 2 ล้านครั้ง ระยะห่างเบรกจะเพิ่มขึ้นมากกว่า 0.2 มม. ประการที่สาม สารเหล่านี้อาจกระตุ้นให้เกิดการสั่นสะเทือนทางกล ทำให้ต้องใช้อุปกรณ์บัฟเฟอร์เพิ่มเติมในการใช้งาน เช่น แพลตฟอร์มออปติกที่มีความแม่นยำ โซลูชันสมัยใหม่นำแนวทางแบบไฮบริดมาใช้เป็นส่วนใหญ่ ได้แก่ "การเบรกแบบอิเล็กทรอนิกส์เป็นการเบรกหลัก + การเบรกแบบกลไกเป็นตัวสำรอง" ตัวอย่างเช่น ระบบเซอร์โวของ FANUC จะสั่งการเบรกเชิงกลเฉพาะเมื่อความเร็วลดลงต่ำกว่า 50 รอบต่อนาที จึงมั่นใจในความปลอดภัยพร้อมทั้งลดการสึกหรอ

คู่มือการเปรียบเทียบและการเลือกทางเทคนิค

จากเส้นโค้งลักษณะเฉพาะของการเบรก แต่ละวิธีมีข้อดีที่แตกต่างกัน กล่าวคือ การเบรกแบบไดนามิกทำได้ดีเยี่ยมด้วยแรงบิดที่ความเร็วสูง- แต่แสดงการลดทอนลงอย่างมากที่ความเร็วต่ำ การเบรกแบบจ่ายใหม่ช่วยให้เบรกได้อย่างราบรื่นในทุกความเร็ว แต่ขึ้นอยู่กับคุณภาพของกริด การเบรกด้วยกลไกมีข้อได้เปรียบอย่างแน่นอนระหว่างการหยุดความเร็วเป็นศูนย์- เมทริกซ์การเลือกจากฟอรัมระบบอัตโนมัติระบุว่า: การเบรกแบบไดนามิกให้อัตราส่วนประสิทธิภาพต้นทุนที่ดีที่สุด-สำหรับสายพานลำเลียงแนวนอนที่ต่ำกว่า 1kW; การเบรกแบบกลไกจำเป็นสำหรับกลไกการยกเครนที่สูงกว่า 3kW ในขณะที่แนะนำให้ใช้โซลูชันไฮบริดที่รวมการเบรกแบบรีเจนเนอเรทีฟกับซุปเปอร์คาปาซิเตอร์สำหรับอุปกรณ์ระดับสูง- เช่น เครื่องตัดเวเฟอร์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

ด้วยความก้าวหน้าในอุปกรณ์จ่ายไฟ SiC ระบบเซอร์โวรุ่นต่อไป-กำลังก้าวข้ามขีดจำกัดการเบรกแบบเดิมๆ ตัวอย่างเช่น ซีรีส์ M800 ที่เพิ่งเปิดตัวของ Mitsubishi Electric ใช้ SiC MOSFET เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเบรกแบบจ่ายพลังงานใหม่เป็น 93% นอกจากนี้ยังรวมการตรวจสอบสภาพสำหรับเบรกเชิงกลโดยใช้เซ็นเซอร์สั่นสะเทือนเพื่อคาดการณ์การสึกหรอ โซลูชันฟิวชั่นอัจฉริยะนี้แสดงถึงวิถีแห่งอนาคตของเทคโนโลยีการเบรกแบบเซอร์โว ซึ่งพร้อมสำหรับการใช้งานที่ก้าวล้ำในด้านการตัด- เช่น อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์และกลไกเซอร์โวในอวกาศ