ما هو الفرق بين محركات الأقراص ذات التردد المتغير ومحركات السيرفو؟

منذ القرن الحادي والعشرين، مع صعود الصناعة 4.0 وصنع في الصين 2025، غالبًا ما يُطرح مثل هذا السؤال: "ما هو الفرق بين المؤازرة ومحول التردد؟" فيما يتعلق بالتحكم الصناعي. بعد ذلك، سيتناول المؤلف بعض الجوانب للمقارنة. يرجى أن تسامحني إذا كان هناك شرح غير شامل.

Inverter VS Servo drive

الفهم من التعريف

أولاً وقبل كل شيء، بحكم التعريف، فإن العاكس هو جهاز تحكم في الطاقة يحول مصدر طاقة تردد الطاقة إلى تردد آخر باستخدام وظيفة التشغيل/الإيقاف لجهاز أشباه الموصلات للطاقة، ويمكنه تحقيق وظائف البدء الناعم وتنظيم سرعة التردد المتغير وتحسين دقة التشغيل وتغيير عامل القدرة للمحرك غير المتزامن للتيار المتردد.

يمكن لعاكس التردد تشغيل محرك التردد المتغير ومحرك التيار المتردد الشائع، ويعمل بشكل أساسي كمنظم سرعة المحرك.

نظام السيرفو هو نظام تحكم أوتوماتيكي يتيح لكمية مخرجات متحكم فيها من جسم ما أن تتبع تغييرًا عشوائيًا لهدف الإدخال (أو قيمة معينة). المهمة الرئيسية هي تكبير وتحويل والتحكم في الطاقة وفقًا لمتطلبات أمر التحكم، بحيث يكون التحكم في عزم الدوران والسرعة والموضع لجهاز القيادة مرنًا ومريحًا للغاية.

نظام السيرفو

يمكن تقسيم نظام السيرفو إلى نظام سيرفو كهروميكانيكي ونظام سيرفو هيدروليكي ونظام سيرفو هوائي وفقًا لنوع مكونات القيادة المستخدمة. تتضمن أنظمة السيرفو الأساسية محركات السيرفو (المحركات، الأسطوانات الهيدروليكية)، ومكونات التغذية الراجعة، ومحركات السيرفو. إذا كنت تريد أن يعمل نظام السيرفو بسلاسة، فأنت بحاجة إلى آلية ذات مستوى أعلى، ووحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة، وبطاقة تحكم حركة خاصة، وجهاز كمبيوتر صناعي + بطاقة PCI، من أجل إرسال التعليمات إلى محرك السيرفو.

بشكل عام، يمكن تلخيص الاختلافات في التعريف بين الاثنين بشكل أساسي في جملة واحدة: العاكس للتحكم في السرعة، والسيرفو للتحكم في الموضع.

العاكس للتحكم في السرعة، والمحرك المؤازر للتحكم في الموضع

الفهم من المحرك

على الرغم من أن محرك المؤازر المتزامن للتيار المتردد أكثر تعقيدًا من المحرك الحثي، إلا أنه أبسط من محرك التيار المستمر. الجزء الثابت الخاص به، مثل المحرك الحثي، مزود بلف ثلاثي الطور متماثل على الجزء الثابت. الدوارات مختلفة. وفقًا لهياكل الدوار المختلفة، يتم تقسيمها إلى نوعين: كهرومغناطيسي وغير كهرومغناطيسي. ينقسم غير الكهرومغناطيسي إلى هستيريسيس مغناطيسي ومغناطيس دائم وتفاعلي. من بينها، فإن نوع الهستيريسيس والمحرك المتزامن التفاعلي لهما عيوب الكفاءة المنخفضة ومعامل القدرة الضعيف والقدرة التصنيعية الصغيرة. غالبًا ما تستخدم المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم في أدوات الآلات ذات التحكم الرقمي بالكمبيوتر. بالمقارنة مع النوع الكهرومغناطيسي، يتمتع المغناطيس الدائم بمزايا البنية البسيطة والتشغيل الموثوق والكفاءة العالية؛ العيب هو أن الحجم كبير وخصائص البدء ليست جيدة.

ومع ذلك، فإن المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم يعتمد على مغناطيسية متبقية عالية ومغناطيسات أرضية نادرة عالية القوة، والتي يمكن أن تكون أصغر بنحو 1/2 من حجم الطاقة الكهربائية للتيار المستمر، وأخف وزنًا بنسبة 60%، ويتم تقليل عزم الدوران إلى 1/5 من المحرك ذي التيار المستمر.

مقارنة بالمحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم، فإنه يستخدم إثارة مغناطيسية عالية للقضاء على خسارة الإثارة والخسارة الضالة ذات الصلة، وبالتالي تكون الكفاءة عالية. علاوة على ذلك، نظرًا لعدم وجود حلقة تجميع وفرشاة مطلوبة للمحرك المتزامن الكهرومغناطيسي، فإن الموثوقية الميكانيكية هي نفسها مثل المحرك الحثي (غير المتزامن)، وعامل القدرة أعلى بكثير من المحرك غير المتزامن، بحيث تكون نسبة الحجم للمحرك المتزامن المغناطيسي الدائم غير متزامنة. المحرك أصغر. يرجع ذلك إلى أن المحرك الحثي (غير المتزامن) يتمتع عند السرعات المنخفضة بقوة ظاهرة أعلى بكثير من القوة الظاهرة، وذلك لأن معامل القدرة منخفض ومخرجات نفس القوة النشطة أكبر بكثير.

المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم مقارنة بالمحرك غير المتزامن

لتكوين مجال مغناطيسي دائري دوار في المحرك، يلزم وجود فرق طور بمقدار 90 درجة بين جهد الإثارة Uf وجهد التحكم UK. الطرق الشائعة هي:

1. استخدام جهد الطور وجهد الخط لمصدر الطاقة ثلاثي الطور لتشكيل تحول طور بمقدار 90 درجة.
2. استخدام أي جهد خط لمصدر الطاقة ثلاثي الطور.
3. شبكة تحول الطور.
4. مكثف متسلسل في طور الإثارة.

المحرك غير المتزامن ثلاثي الطور هو نوع من المحركات التي تعمل بمصدر طاقة تيار متردد ثلاثي الطور بقوة 380 فولت (فرق الطور 120 درجة). نظرًا لأن دوار المحرك غير المتزامن ثلاثي الطور والحقل المغناطيسي الدوار للجزء الثابت يدوران في نفس الاتجاه وبسرعات دوران مختلفة، فهناك نسبة انزلاق.

المحرك غير المتزامن ثلاثي الطور

الفهم من المؤشرات الفنية

أما بالنسبة لمقارنة المؤشرات الفنية، فإن المؤلف يشرح بشكل أساسي من النقاط الست التالية:

1. قدرات التحميل الزائد المختلفة

يتمتع محرك السيرفو عمومًا بسعة تحميل زائدة تبلغ 3 أضعاف (والآن يوجد عدد قليل من مصنعي السيرفو يمكنهم القيام بـ 3.5 أضعاف)، والتي يمكن استخدامها للتغلب على عزم القصور الذاتي لحمل القصور الذاتي في لحظة بدء التشغيل، ويسمح العاكس عمومًا بحمل زائد يبلغ 1.5 ضعف.

يتمتع محرك السيرفو عمومًا بسعة تحميل زائدة تبلغ 3 أضعاف

2. دقة التحكم

دقة التحكم في نظام السيرفو أعلى بكثير من تحويل التردد. عادةً ما يتم ضمان دقة التحكم في محرك المؤازرة بواسطة المشفر الموجود في الطرف الخلفي لعمود المحرك. المشفرات المستخدمة بشكل شائع في السوق هي مشفرات ضوئية كهربائية متزايدة ومشفرات ضوئية كهربائية ذات قيمة مطلقة.

دقة التحكم

3. تطبيقات مختلفة

تحويل التردد والمؤازرة هما فئتان من التحكم. الأول ينتمي إلى مجال التحكم في الإرسال، والثاني ينتمي إلى مجال التحكم في الحركة. الأول هو تلبية متطلبات التطبيقات الصناعية العامة، ومتطلبات التطبيق ليست عالية، والسعي إلى التكلفة المنخفضة. الآخر هو السعي لتحقيق الدقة العالية والأداء العالي والاستجابة العالية.

تطبيقات مختلفة

4. أداء تسارع وتباطؤ مختلف

في ظل ظروف عدم التحميل، يتم تشغيل محرك المؤازرة من حالة السكون إلى 2000 دورة في الدقيقة، ولن يتجاوز 20 مللي ثانية. يرتبط وقت تسارع المحرك بقصور ذاتي لعمود المحرك والحمل. بشكل عام، كلما زاد القصور الذاتي، كلما زاد وقت التسارع.

أداء مختلف للتسارع والتباطؤ

5. الخصائص الديناميكية

في تطبيقات الأتمتة، نظرًا لأن أنظمة المؤازرة غالبًا ما تحتاج إلى التعامل مع دقة تحكم أعلى والاستجابة لأخطاء أكثر دقة بمعدل أسرع، يجب أن تكون فترة ضبط الاستجابة أقصر، عادةً بالمللي ثانية أو حتى مستوى الميكروثانية. تتمتع العديد من منتجات المؤازرة بنطاق ترددي للاستجابة للسرعة يمكن أن يصل إلى مستوى كيلوهرتز. على النقيض من منتجات محرك التردد المتغير العامة، فإن نطاق استجابة التردد هذا غالبًا ما يكون في مئات الهيرتز.

الخصائص الديناميكية

نظرًا لأن محركات السيرفو غالبًا ما تواجه تطبيقات تتطلب دقة عالية واستجابة ديناميكية عالية، فإن الحمل الإجمالي سيكون خفيفًا نسبيًا، وستكون طاقة الخرج الإجمالية عمومًا في نطاق عشرات الكيلووات، وهو أفضل من نقل الطاقة. نظام محرك التردد المتغير أصغر كثيرًا؛ وعادةً ما لا تتمتع تطبيقات التحكم في التشغيل الشاقة بخصائص استجابة مفرطة. بشكل عام، يمكن للتحويل غير المتزامن تلبية المتطلبات.

نطاق الطاقة

الفهم من السوق

من خلال التفسيرات أعلاه، يجب أن يكون لدينا فهم معين للفرق بين العاكس والمحركات المؤازرة على المستوى الفني. بعد ذلك، يعتزم المؤلف مناقشة الفرق بين الاثنين من منظور السوق.

على الرغم من أن تكنولوجيا المحركات المؤازرة في بلدنا بدأت متأخرة، إلا أن نظام المحركات المؤازرة المكون من محرك مؤازر وجهاز تغذية مرتدة ووحدة تحكم لم يتجاوز عمره 50 عامًا. ومع ذلك، لا يمكن إنكار أن صناعة التصنيع الصينية أدركت تدريجيًا أن دور أنظمة المحركات المؤازرة في تحسين القدرة التنافسية للمنتجات آخذ في النمو. بدأ الطلب القوي في السوق على أنظمة المحركات المؤازرة في الظهور. أعتقد أنه في المستقبل القريب، ستستمر الجولة الجديدة من النمو في أنظمة المحركات المؤازرة في كتابة تاريخ "المحركات المؤازرة الصينية" الأخرى. لماذا نقول ذلك؟ الأسباب الرئيسية للتحليل هي كما يلي:

أولاً، مع تطور الشكل العام للاقتصاد الصيني، تعافت العديد من الصناعات التطبيقية الحرجة للسيرفو مثل أدوات الآلات والمعدات الإلكترونية الخاصة والمعدات الطبية والمركبات الهجينة وصناعات الطاقة الجديدة أكثر من توقعات الناس بسبب الأسباب الاقتصادية والسياسية. أدى تطور هذه الصناعات بشكل مباشر إلى الطلب القوي في سوق السيرفو، مما أدى إلى ظهور العديد من العلامات التجارية المحلية للسيرفو. مع تسارع عملية التصنيع، أدى التحديث الصناعي واستبدال الواردات أيضًا إلى تعزيز الاستخدام الهائل لمنتجات السيرفو، وأصبحت تأثيرات توفير الطاقة وزيادة الإنتاج أكثر وضوحًا. من الجدير بالذكر أن النضج الأولي لتكنولوجيا تطبيق السيرفو في صناعة طاقة الرياح يعني أن فرص العمل لتوفير الطاقة وتقليل الكربون للسيرفو لا تقل عن الفرص التي توفرها توفير الطاقة وتقليل الانبعاثات لمحولات الجهد العالي.

ثانيًا، في القطاع الأعلى، فإن أهم العوامل التي يقدرها المستخدمون في عملية الاستخدام، مثل الاستقرار والاستجابة والدقة، هي مزايا نظام السيرفو. في المتطلبات الفنية المتزايدة الصعوبة اليوم، من لديه أعلى أداء، يمكنه الحصول على استحسان المستخدمين، لم يعد السعر هو العامل الحاسم الذي يعيق تطوير السيرفو. لا شك أن السيرفو يشغل السوق الأعلى. لا يلعب العاكس دورًا إلا في بعض المناطق البسيطة المنخفضة نسبيًا.

VEICHI servo drive

وفقًا للإحصاءات غير المكتملة، يوجد حاليًا العشرات من الشركات المصنعة لمنتجات السيرفو في الصين. كانت عتبة الوصول في مجال السيرفو دائمًا أعلى من تلك الموجودة في مجال العاكسات ذات الجهد المنخفض. وقد طور العديد من الشركات المصنعة على أساس تقنية العاكس. تم توسيع تقنية تحويل التردد إلى تقنية التحكم في السيرفو ويتم استخدامها بمهارة. من بين الصناعات الناشئة الإستراتيجية السبع، تشكل صناعة الآلات اثنين من تصنيع المعدات الراقية والمركبات ذات الطاقة الجديدة، وتحتاج الصناعات الناشئة الإستراتيجية الخمس الأخرى أيضًا إلى دعم صناعة الآلات. ومن وجهة النظر هذه، فإن تطوير التصنيع سيجلب أيضًا فرصًا جديدة لتطوير السيرفو.

الفهم من المنافسة في السوق بين السيرفو والعاكس

نظرًا لأن ما سبق يتحدث عن الاختلاف في ظروف السوق، فلا بد أن يكون هناك بعض المنافسة في السوق. في بعض النواحي، لا يكون التطبيق هو نفسه بسبب الاختلاف في الأداء والوظيفة بين العاكس والماسور. تتركز المنافسة الرئيسية في النقطتين التاليتين:

منافسة المحتوى الفني. في نفس المجال، إذا كان لدى المشتري متطلبات فنية عالية وأكثر تعقيدًا، فسيتم اختيار نظام السيرفو. وإلا، فسيتم اختيار منتج العاكس.

المنافسة السعرية. سيهتم معظم المشترين بالتكلفة، وغالبًا ما يتجاهلون التكنولوجيا ويفضلون العاكس الأقل تكلفة. وكما نعلم جميعًا، فإن سعر نظام المؤازرة أعلى عدة مرات تقريبًا من سعر منتج العاكس.

الخلاصة

تستند المقارنة أعلاه بين تقنية تحويل التردد والمحركات المؤازرة إلى منظور المنتج، ويتم تلخيص الفرق بينهما في فقرة قصيرة:

قوة العاكس كبيرة، وقوة محرك السيرفو صغيرة؛

يتم التعبير عن محول التردد بشكل عام من خلال قوة كيلووات، ويؤكد محرك السيرفو بشكل عام على السرعة وعزم الدوران؛

محول التردد مخصص للتحكم في السرعة، والمحركات المؤازرة مخصصة للتحكم في الموضع، والمشاهد المستخدمة لهما مختلفة؛

الفرق بين العاكس والمحركات المؤازرة محرك

بشكل عام، في التطبيقات الصناعية، لا تتطلب محركات التحكم في السرعة وعزم الدوران الكثير من الجهد العالي. وفي حالة متطلبات التحكم الصارمة في الموضع، تُستخدم محركات سيرفو التيار المتردد الذكية لتحقيق سرعة استجابة السيرفو. وهي أكبر بكثير من تحويل التردد، كما أن بعض متطلبات دقة السرعة والاستجابة مفيدة أيضًا للتحكم في محرك سيرفو التيار المتردد. وهذا يعني أن حركة التحكم في التردد المتغير يمكن استبدالها تقريبًا بمحرك سيرفو التيار المتردد.

محرك سيرفو التيار المتردد هو أحد التقنيات الداعمة للأتمتة الصناعية الحديثة والتحكم في الحركة. نظرًا لسرعته العالية ونطاق السرعة الواسع والخصائص الديناميكية والكفاءة العالية، يستخدم محرك سيرفو التيار المتردد على نطاق واسع في أدوات الآلات ومعدات الطباعة ومعدات التعبئة والتغليف ومعدات النسيج والمطاط والبلاستيك. مصادر الطاقة الجديدة مثل المعدات وأشباه الموصلات الإلكترونية وطاقة الرياح/الطاقة الشمسية والروبوتات وخطوط الإنتاج الآلية.