Выбор между шаговым двигателем и сервоприводом

Частой проблемой при выборе приводов для современных исполнительных механизмов является выбор между шаговым приводом и сервоприводом. Данная проблема заслуживает серьезной проработки разработчика, так как неверный выбор может стать причиной снижения качества устройства, либо неоправданному повышению стоимости.

Для начала следует рассмотреть, в чем заключается принципиальная разница между двумя типами приводов. В первую очередь разница в том, что сервопривод имеет обратную связь по положению, осуществляемую при помощи энкодера. Шаговый двигатель, в общем случае, никакой обратной связи не имеет. Положение его ротора в каждый момент времени можно лишь вычислить по числу шагов, которые он проделал. При этом существует теоретическая возможность потери шага. Это означает, что потенциальная точность сервопривода гораздо выше. Однако при этом стоит учитывать, что она зависит, в том числе, и от качества исполнения привода. Несмотря на тот факт, что электроника сервопривода знает положение вала в каждый момент времени, результирующая разрешающая способность недорогих сервоприводов может оказаться не такой высокой, иногда даже меньше, чем у шагового двигателя.

Второй принципиальный момент заключается в типе применяемого в различных приводах электродвигателя. В составе сервоприводов применяются вентильные или асинхроные трехфазные двигатели. По сравнению с шаговыми двигателями, они могут развивать гораздо большую скорость без потери момента - до 3000-5000 об/мин. Шаговый двигатель, при этом, развивает наибольший момент на низких скоростях. С повышением скорости вращения момент падает, и поэтому рабочая скорость шагового привода ограничена.

Таким образом, в пользу применения сервопривода говорят его значительные достоинства. Однако вопрос выбора все равно остается открытым для каждого конкретного случая. Дело в том, что цена сервопривода существенно выше. При этом стоит иметь в виду, что во многих приложениях лучше применить шаговый двигатель, чем сервопривод невысокого класса. В первую очередь это относится к системам, для которых важно движение по определенной траектории, а так же остановка исполнительного механизма с полным моментом и парированием внешних возмущений. Динамических качеств и устойчивости в статическом положении у дешевого сервопривода может и не хватить. С другой стороны, простые сервоприводы могут стать хорошим решением в дискретных позиционных системах (в том случае, если соблюдается требование к статическо устойчивости).

В целом можно сделать вывод, что окончательное решение можно принять только после взвешивания всех достоинств и недостатков в каждом конкретном случае, обязательно учитывая такие показатели, как стоимость решения и его эффективность в данном приложении. Может оказаться, что современный контроллер шагового двигателя в паре с точным и низкоиндуктивным двигателем может обеспечить достаточное качество работы исполнительного механизма, при очень высокой экономической эффективности. В конце концов, именно экономическая эффективность от внедрения технических устройств в производство является в большинстве случаев ключевым фактором при выборе решения.