Les variateurs CC en remplacement des servomoteurs CA

Les systèmes d'asservissement à courant alternatif (CA) ne sont plus la seule option fiable pour le contrôle de mouvement industriel, les progrès des servomoteurs et moteurs pas à pas à courant continu (CC) offrant des alternatives robustes. Alors que de nombreux variateurs CC basse tension traditionnels ne peuvent pas supporter la rigueur des environnements industriels hostiles, les variateurs hautes performances modernes changent cette situation pour le mieux.

Avant de comparer les systèmes AC et DC, il existe plusieurs différences importantes entre les steppers et les servos. L'écart d'application se réduit rapidement entre les moteurs pas à pas et les servomoteurs et les entraînements, car les progrès de la précision des entraînements pas à pas augmentent considérablement leur facilité d'utilisation. Cependant, les principales différences de performances entre les deux excluent toujours l'utilisation de steppers dans les applications les plus exigeantes.

Plus particulièrement, les steppers fournissent un couple élevé à basse vitesse, mais celui-ci diminue considérablement à mesure que la vitesse augmente. Les servos, d'autre part, maintiennent un couple constant sur tout le spectre de vitesse du moteur, ce qui les rend excellents pour l'exécution de fonctions de sécurité telles que le couple limité en sécurité (SLT) et la vitesse (SLS) avec freinage actif.

Les steppers fournissent des moyens de contrôle de sécurité d'arrêt sécurisé du couple (STO) et ils peuvent généralement fonctionner en boucle ouverte, ce qui signifie qu'aucun codeur ou résolveur n'est requis. Les servos offrent une vitesse, une accélération et une précision supérieures à celles des steppers, mais ils coûtent plus cher et nécessitent un encodeur pour un retour de positionnement précis.

Bien que techniquement discrets en raison de leurs mouvements incrémentiels à chaque impulsion constante, les 50 à 100 pôles par révolution des steppers modernes se rapprochent des performances du positionnement et de la vitesse continus analogiques. Cela fait des steppers une alternative viable aux servos dans de nombreuses applications.

Alors que les variateurs de fréquence CA moyenne à haute tension et les servovariateurs répondent à de nombreux besoins dans une usine typique, l'alimentation CA est parfois indisponible ou inacceptable pour certaines applications. Plus particulièrement, cela inclut les applications alimentées par batterie et à contact humain, telles que l'imagerie par résonance magnétique (Figure 1), utilisant des robots ou des cobots.

De plus, les variateurs CC basse tension modernes (Figure 2) peuvent améliorer d'autres applications car ils sont plus compacts et efficaces que les systèmes CA traditionnels, fournissent une accélération et une décélération rapides du moteur et sont généralement moins compliqués à configurer. Contrairement aux disques grand public, ils sont renforcés industriellement pour résister aux températures extrêmes, aux vibrations et au bruit électrique.

Lorsqu'ils sont utilisés dans des systèmes de sécurité, les ingénieurs peuvent tirer parti de la fonctionnalité STO câblée des variateurs pas à pas basse tension pour couper directement l'énergie de production de couple ou de force fournie au moteur. Les servovariateurs CC sont prêts pour la sécurité avec SLT et SLS configurables. Ces variateurs fournissent une interface de collecte de données moteur, permettant aux contrôleurs compatibles de traiter et d'agir sur l'état du moteur tel qu'il est configuré dans l'environnement de programmation. Un automate communiquant avec le variateur contrôle le mouvement du moteur via des objets technologiques intégrés au logiciel pour une intégration transparente avec le reste du système d'automatisation (Figure 3).

Les entraînements et moteurs pas à pas à courant continu contiennent relativement peu de composants, tandis que les servomoteurs à courant continu à commutation électronique possèdent l'avantage de ne pas comporter de pièces d'usure telles que des ventilateurs ou des balais. Ces attributs aident les systèmes pas à pas et servo DC à tenir sur de longues périodes avec un minimum de maintenance. Les deux types d'entraînement sont bien adaptés à une large gamme d'applications à vitesse variable, positionnement, axe synchrone et engrenage.

Dans de nombreux cas, les ingénieurs et les concepteurs se tournent d'abord vers les variateurs de fréquence traditionnels pour les applications industrielles. Mais les variateurs pas à pas et servomoteurs CC industriels à très basse tension fournissent un contrôle moteur fiable et hautement configurable et, lorsqu'ils sont correctement sélectionnés, ils répondent aux besoins des applications industrielles.

Cet article a été rédigé par Kevin Wu, responsable du marketing des produits contrôleurs de mouvement SIMATIC pour Siemens Industry, Norcross, GA. Pour plus d'informations, visitez ici .