כונני סרוו ו-VFD משמשים שניהם במכונות להנעת מנועים ולשליטה בתנועה. נראה שהם עושים את אותו הדבר, אז למה לבחור בכונן סרוו לעומת VFD?
קצת רקע על כונני סרוו ו-VFD
באופן מסורתי, כונני סרוו עובדים עם מנועי מגנט קבועים ומשמשים ביישומים הדורשים דיוק מְהִירוּת אוֹ עמדה לִשְׁלוֹט. מאפיין מכריע של מערכות סרוו הוא שהן משתמשות במשוב כדי להשיג דיוק ודיוק. מערכות הנעה סרוו מסוגלות להאיץ והאטה מהירים ויכולות לעקוב אחר נתיבי תנועה מדויקים בין אם נקודה לנקודה או עם קווי מתאר מוגדרים.
VFD, לעומת זאת, מזווגים למנועי אינדוקציה ומשמשים ביישומים הזקוקים לבקרת מהירות. מאפיין מכריע של מערכות VFD הוא שהן יכולות לשלוט במהירות על ידי התאמת תדר המתח שהן שולחות למנוע. מכאן הם מקבלים את שמם, אגב - VFD קיצור של Variable Frequency Drive. נקודה חשובה נוספת היא שהם לא משתמשים במשוב על המנוע ולכן בקרת המהירות היא לולאה פתוחה. המשמעות היא ש-VFDs לא יפצו אם יש תקלה או אם העומס משתנה, וכתוצאה מכך בקרת מהירות שאינה מדויקת כמו עם סרוו. ניתן להגדיר VFDs לעלות למהירות נתונה ולאחר מכן לנסוע באותה מהירות למשך פרקי זמן ארוכים.
סרוו דרייב טיפוסי
כונן תדר משתנה טיפוסי
כמו בהחלטות הנדסיות רבות, אין כללים קשיחים ומהירים ויש המון דוגמאות שבהן לכונני סרוו ולכונני VFD יש יכולות מעבר לתפקידיהם המסורתיים. לדוגמה, עקב שיפורים בטכנולוגיות והצורך הקיים תמיד לספק תכונות נוספות, כיום לא קשה למצוא כונני סרוו שיכולים להפעיל מנועי אינדוקציה - גם עם משוב וגם בלי. באותו אופן, יש הרבה VFDs שיכולים להפעיל גם מנועי אינדוקציה עם משוב (מנוע אינדוקציה עם משוב מכונה בדרך כלל מנוע סגור לולאה וקטור או CLV).
התוצאה היא שיש אזורים שבהם היכולות חופפות בין כונני סרוו ו-VFDs.
ביישומים הדורשים בקרת תנועה מדויקת, כונני סרוו עדיפים בהרבה על VFDs.
מתי לבחור כונן סרוו לעומת VFD
ברוב המקרים ההחלטה ברורה במי לבחור בהתבסס על הצרכים של הבקשה, אך הבחירה יכולה להפוך לא ברורה כאשר שניהם יכולים לעשות את העבודה. תחילה נסקור את המצבים הקלים ולאחר מכן נעבור על מה שקורה כששניהם מתאימים.
כונני סרוו הם בהחלט הבחירה ביישומים כמו זרועות רובוט כאשר יש צורך בתנועה מתואמת בין מספר צירים. או כאשר יש צורך בהאצה והאטה מהירה, למשל עם משקפי איסוף ומקום. או כאשר יש צורך בקרת מהירות מדויקת לגידול מטיל סיליקון, או כאשר יש צורך במיקום מדויק של תת-מיקרומטר עבור יישומי מוליכים למחצה.
האם אתה אוהב את המאמר הזה?
קבל בלוגים כאלה לשלוח ישירות לתיבת הדואר הנכנס שלך!
VFDs הם הבחירה הברורה עבור מסועים כאשר יש להגדיר את המהירות למהירות מסוימת. או עם משאבות הידראוליות ומפוחי אוויר. או עם כמה כלי רכב חשמליים שבהם שליטה מדויקת אינה דרישה.
דרך האמצע היא כאשר שניהם יכולים לעשות את העבודה. למשל יישומי מצב מהירות ומצב מיקום שבהם הדיוק ייחשב מעט רופף עבור סרוו, אך במסגרת היכולת של VFD.
במערכת מסועים, VFD הוא בחירה טובה יותר מאשר כונן סרוו כל עוד הוא לא מתניע/עצור כל הזמן או משנה כיוונים.
מערכות מסועים מהווים דוגמה טובה. מצד אחד, יישום מסוע פשוט יכול פשוט להידלק בבוקר ואז לרוץ כל היום באותה מהירות. VFD יהיה בחירה מצוינת עבור זה. מצד שני, מערכת מסוע תובענית יותר שצריכה להתחיל, לעצור, ללכת קדימה, אחורה, להתאים מהירות למסוע אחר ועוד תהיה בחירה טובה יותר עבור מערכת סרוו.
בתכנית הגדולה של הדברים יש מגוון שלם של מערכות מסועים עם דרישות שונות, שחלקן נופלות ביכולות החופפות של סרוו ו-VFD. כאשר הבחירה לא ברורה אז הניתוח מסתכם ב ביצועים, תכונות ומחיר. אמנם למען ההגינות, כל הניתוחים ההנדסיים מסתכמים בביצועים, תכונות ומחיר, אבל באופן כללי...
ביצועים ותכונות
בחירת מערכת יכולה להסתכם בשקלול העלות הנמוכה יותר של מערכת VFD מול התכונות והביצועים המעולים של מערכת הנעה סרוו.
שקול מערכות שיש להן את התכונות שאתה צוֹרֶך או באמת רוצה. איזו תנועה צריכה המערכת לבצע ואילו תכונות יהפכו את המוצר הסופי לטוב יותר או נוח יותר?
עֲלוּת
לאחר שצמצמת את מבחר המועמדים שלך על סמך ביצועים, תסתכל על העלויות. מערכות סרוו בדרך כלל עולות יותר ממערכות VFD מכיוון שהרבה מהעלות מגיעה ממנוע הסרוו. מנועי סרוו משתמשים במגנטים קבועים שמוסיפים לעלויות החומר והייצור לעומת מנועי אינדוקציה. בנוסף, כונני הסרוו עולים לעיתים יותר מ-VFDs בגלל יש להם יותר תכונות. ברגע שאתה בנקודה הזו זה ממש פשרה בין עלות לביצועים.
דוגמה נוספת היא כלי רכב חשמליים וניידות חשמלית. במקרה הזה יש עוד כמה שיקולים שעדיין לא דיברנו עליהם: יעילות, גודל ועוצמה. כלי רכב חשמליים ויישומי ניידות חשמליים יכולים לכסות כל דבר, החל מהגשמת הזמנות שבהן רובוטים מושכים מוצרים ממחסן ומכינים אותם למשלוח, דרך שירות רובוטים בבתי חולים, למלגזות אוטומטיות, ועד הובלות מפעל שמניעות מנועים ומכוניות, ועד למכונות גדולות מאוד שנעות. מטענים ששוקלים מספר טונות. יעילות, גודל והספק הופכים לגורמים מכריעים עבור רבים מסוגי יישומים אלה בנוסף ליכולות בקרת המהירות והמיקום שנדונו קודם לכן.
יְעִילוּת
ביישומים ניידים, היעילות חשובה במיוחד לשמירה על חיי הסוללה כדי שיוכלו לפעול זמן רב יותר בין טעינה מחדש. זה המקום שבו לכונני סרוו יש יתרון על פני VFDs.
יישומים סלולריים רבים מסתמכים על סוללות עבור כוחן מכיוון שלא ניתן לחבר אותן לקיר. כאשר סוללות הן מקור הכוח, אז היעילות הופכת לדאגה ראשונה במעלה עבור מתכנני מערכות. הסיבה לכך היא שהגדלת היעילות מאפשרת למכונות לפעול לתקופות ארוכות יותר בין טעינות ובכך להגדיל את זמן הפעולה של המערכת.
נזכיר שסרוו משתמשים במנועי מגנט קבוע בעוד ש-VFD משתמשים במנועי אינדוקציה. מסתבר שמנועי מגנט קבוע הם הרבה יותר יעילים ממנועי אינדוקציה, כך שכאשר יש צורך ביעילות, למערכות סרוו יש יתרון ברור.
כונני סרוו יכולים להיות הרבה יותר קומפקטיים ומשולבים בצורה הדוקה יותר מכונני VFD.
גודל
עבור יישומים ניידים קטנים יותר, גודל הרכיבים מתחיל להיות שיקול חשוב משתי סיבות. חלקים קטנים יותר מקלים על מעצבי מערכות לשלב את הרכיבים בתוך התכנון שלהם. שנית רכיבים קטנים יותר שוקלים פחות מה שמפחית את המשקל הכולל של המכונה. עם פחות משקל יש פחות מסה לדחוף מסביב, מה שאומר ביצועי האצה טובים יותר וחיי סוללה ארוכים יותר. כמו ביעילות, יש יתרון ברור בכל הנוגע לגודל עם כונני סרוו לעומת VFDs. עבור אותה כמות כוח, מנוע סרוו יהיה קטן ממנוע אינדוקציה. כמו כן, העיצובים העדכניים ביותר של סרוו עברו מזעור ואופטימיזציה עבור יישומים ניידים. מסיבות אלו סרוו הם המנצחים כאשר יש צורך בגדלים קטנים יותר.
ניתן לבנות מנועי אינדוקציה AC גדולים הרבה יותר ממה שמנועי סרוו יכולים להיבנות, כך ש-VFDs הם הבחירה כברירת מחדל עבור מערכות הספק גבוהות מאוד.
כּוֹחַ
כוח חשוב עבור מכונות גדולות מאוד. מערכות סרוו יכולות להיות בגודל של עד כמה מאות קילוואט, אבל מערכות אינדוקציה יכולות להגיע למגה וואט.
ככל שדרישות ההספק עולות, מערכות סרוו יוצאות בסופו של דבר מהעימות ומשאירות מנועי אינדוקציה ו-VFD, למרות שמעבר זה מתרחש ברמת הספק גבוהה בהרבה ממה שרוב היישומים דורשים.
כונן סרוו לעומת מדריך מהיר של VFD
| קטגוריה | מערכת כונן סרוו | מערכת VFD | הערות |
|---|---|---|---|
| עֲלוּת | ✓ | מנועי אינדוקציה עולים פחות לייצור ממנועי סרוו, לכן מערכות VFD בדרך כלל זולות יותר ממערכות סרוו | |
| כּוֹחַ | ✓ | VFDs יכולים לפעול בטווחי הספק גבוהים בהרבה - בגודל מגה וואט | |
| בקרת מהירות | ✓ | ✓ | גם לסרוו וגם ל-VFD יש בקרת מהירות מצוינת בהתאם לצרכים. כונני סרוו עדיפים בגלל משוב, אבל ל-VFD יש את מקומם ביישומים רבים |
| בקרת מיקום | ✓ | לכונני סרוו יש בקרת מיקום מעולה בשל השימוש שלהם במשוב. הם מותאמים במיוחד ליישומי מיקום | |
| בקרת תנועה | ✓ | כונני סרוו הם הדרך היחידה ללכת לפרופילי תנועה מתואמת ותנועה מהירה | |
| תכונות | ✓ | למערכות סרוו יש יותר תכונות מכיוון שהן משמשות במגוון רחב יותר של תעשיות ויישומים | |
| מידה קטנה | ✓ | זמינים סרוו שעברו אופטימיזציה ליישומים קטנים | |
| יְעִילוּת | ✓ | המגנטים הקבועים במנועי סרוו הופכים את מערכות הסרוו ליעילות יותר מ-VFDs |
סיכום
לרוב הבחירה בין כונן סרוו ל-VFD היא די פשוטה. לכונני סרוו יש יתרון בכל הנוגע לביצועים ותכונות, בעוד לכונני VFD יש יתרון ביחס לעלות. לפעמים הבחירה נופלת באזור של חפיפה שבו כל אחד יכול לעבוד, בשלב זה צריך קצת יותר שיקול דעת כדי למצוא את המערכת הטובה ביותר עבור הצרכים שלך.
מאת רןה ימזון, מנהל שיווק
האם אתה אוהב את המאמר הזה?
קבל בלוגים כאלה לשלוח ישירות לתיבת הדואר הנכנס שלך!
