소개
자동화는 산업 응용 분야에 주로 초점을 맞춘 분야입니다. 여기서 서보 모터는{0}일반적으로 속도나 위치에 대한 정확한 제어가 필요한 시스템에서 구동 구성 요소 역할을 하는 중추적인 역할을 합니다. 자동화 장비 설계자는 적절한 모터를 선택해야 하는 과제에 자주 직면합니다. 공급업체가 제공하는 다양한 모델과 매개변수를 고려할 때 신규 업체에게는 선택 과정이 혼란스러울 수 있습니다. 이 기사에서는 독자가 이 프로세스를 탐색하는 데 도움이 되도록 저자의 전문적 경험에서 얻은 실용적인 통찰력을 공유합니다.
응용 시나리오
자동화 제어 시스템에 사용되는 모터에는 서보 모터, 스테퍼 모터 및 가변-주파수(인버터-구동) 모터가 포함됩니다. 서보 모터는 일반적으로 특정 구성 요소가 속도 또는 위치 제어와 관련하여 상대적으로 높은 정밀도를 요구할 때 선택됩니다.
가변-주파수 드라이브(VFD) 시스템은 입력 주파수를 변경하여 모터 속도를 제어합니다. 이 방법은 일반적으로 속도 조절 목적으로만 사용됩니다.
서보 모터와 스테퍼 모터를 비교하면 다음과 같은 차이점이 드러납니다.
a) 서보 모터는 폐쇄-루프 제어 시스템을 활용하는 반면, 스테퍼 모터는 일반적으로 개방-루프 모드에서 작동합니다.
b) 서보 모터는 회전식 인코더를 사용하여 고정밀 위치를 측정하는 반면, 스테퍼 모터는 개별 스텝 각도에 의존합니다. 일반적인 제품에서 서보 모터의 위치 정확도는 스테퍼 모터보다 훨씬 더 높을 수 있습니다.
c) 두 가지 유형의 모터에 대한 제어 인터페이스는 유사할 수 있습니다(예: 펄스 및 방향 신호 활용).
전원공급장치
서보 모터는 전원에 따라 AC 서보 모터와 DC 서보 모터로 분류됩니다. 선택 과정은 일반적으로 간단합니다. 표준 자동화 장비는 일반적으로 380V 산업용 공급 장치 또는 220V 주 전원 공급 장치로 구동되므로 전력 변환이 필요하지 않도록 사용 가능한 전원과 직접 호환되는 서보 모터를 선택해야 합니다. 자동화된 창고의 셔틀 플랫폼과 같은-모바일 시스템은-종종 온보드 DC 전원을 사용하므로 일반적으로 DC 서보 모터를 사용합니다.
브레이크 유지
메커니즘을 설계할 때 중력으로 인해 부하가 회전하거나 하강할 수 있는지 여부와{0}}어떤 상황(예: 정전 또는 시스템 종료 중)-을 고려하는 것이 중요합니다. 그러한 회전이나 움직임의 가능성이 있는 경우 홀딩 브레이크가 장착된 서보 모터를 선택해야 합니다.
크기 계산
이전에 결정된 치수를 기반으로 실행 위치 및 속도에 대한 요구 사항을 설정한 다음 전송 메커니즘을 선택합니다. 이 단계에서는 적절한 서보 시스템과 기어박스를 선택할 수 있습니다.
크기 조정 프로세스 중에 고려해야 할 주요 매개변수는 다음과 같습니다.
힘과 속도
메커니즘 유형과 부하의 속도 요구 사항을 기준으로 필요한 모터 출력과 속도를 계산합니다. 일반적으로 선택한 모터의 속도 특성에 맞게 기어박스 비율을 선택할 수도 있습니다.
실제로 수평 운동의 경우 변속기 메커니즘에 작용하는 마찰 계수와 공기 역학적 하중이 불확실한 경우가 많습니다. 따라서 공식 P=T * N / 9549를 사용하여 절대적인 정밀도로 필요한 토크를 결정할 수 없습니다. 실제로 서보 모터에 필요한 최대 전력은 가속 및 감속 단계에서 발생하는 경우가 많습니다. 공식 T=F * R=m * a * R을 사용하면 필요한 모터 토크와 기어박스 비율을 합리적으로 추정할 수 있습니다. 여기서 *m*은 부하 질량을 나타내고, *a*는 부하 가속도를 나타내고, *R*은 부하의 회전 반경을 나타냅니다.
추가 고려 사항은 다음과 같습니다.
a) 모터 전력 마진.
b) 전송 메커니즘 효율성.
c) 기어박스의 입력 및 출력 토크 등급이 충분한 안전계수 요구사항을 충족하는지 여부.
d) 증가된 속도에 대한 잠재적인 미래 요구 사항.
가속 요구 사항이 특별히 엄격하지 않은 크레인 제조와 같은-특정 전통 산업에서는{1}}설계자가 크기 조정 목적으로 경험적 공식을 활용하는 경우가 많습니다.
참고: 수직 이동과 관련된 하중의 경우 중력으로 인한 가속도를 계산에 포함해야 합니다.
관성 매칭
부하의 고정밀 제어를 달성하려면{0}}모터의 관성이 시스템의 관성과 적절하게 일치하는지 고려하는 것이 중요합니다.
관성 매칭이 필요한 정확한 이유에 대해 온라인에서 사용할 수 있는 단일한 결정적인 설명은 없습니다. 일반적인 실제 경험 법칙은 반영된 시스템 관성(모터 샤프트에서)과 모터 자체 관성의 비율이 10:1을 초과하지 않도록 하는 것입니다(이 특정 제한은 제조업체(예: Siemens)에 따라 다를 수 있음). 비율이 낮을수록 일반적으로 제어 안정성이 높아지지만 더 큰 모터가 필요하므로 비용- 효율성이 떨어집니다. 자세한 계산 방법은 대학-수준의 기계 메커니즘 이론 자료를 참조하세요.
정밀도 요구사항
기어박스 감속비와 변속기 메커니즘을 고려한 후 모터의 제어 정확도가 부하의 특정 요구 사항을 충족하는지 확인하십시오. 기어박스 내부의 백래시(간격)와 변속기 구성요소에 존재하는 유격이나 느슨함을 반드시 고려하십시오.
제어 호환성
제어 인터페이스의 호환성-, 특히 서보 컨트롤러의 통신 방식이 PLC 및 인코더 유형과 일치하는지 여부, 인코더 데이터를 노출해야 하는지 여부와 관련하여 전기 설계 엔지니어와 협의합니다.