La sélection entre un servomoteur et un moteur pas à pas peut s'avérer un défi considérable en ce qui concerne l'équilibrage de plusieurs facteurs de conception. Les considérations relatives aux coûts, au couple, à la vitesse, à l'accélération et aux circuits d'entraînement jouent tous un rôle dans la sélection du moteur le mieux adapté à votre application.
Différences de base entre les moteurs pas à pas et les servomoteurs
Les moteurs pas à pas et les servomoteurs diffèrent de deux manières principales: leur construction de base et leur mode de contrôle. Les moteurs pas à pas ont un grand nombre de pôles, des paires magnétiques de pôles nord et sud générées soit par un aimant permanent, soit par un courant électrique, généralement entre 50 et 100 pôles. En comparaison, les servomoteurs ont très peu de pôles, souvent 4 à 12 au total. Chaque pôle constitue un point d'arrêt naturel pour l'arbre du moteur. Le plus grand nombre de pôles permet à un moteur pas à pas de se déplacer avec précision entre chaque pôle et permet à un moteur pas à pas de fonctionner sans rétroaction de position pour de nombreuses applications. Les servomoteurs ont souvent besoin d'un codeur de position pour garder la trace de la position de l'arbre du moteur, en particulier si des mouvements précis sont nécessaires.
Conduire un moteur pas à pas dans une position précise est beaucoup plus simple que de conduire un servomoteur. Avec un moteur pas à pas, une seule impulsion d'entraînement déplace l'arbre du moteur d'un pas, d'un pôle à l'autre. Etant donné que le pas d'un moteur donné est fixé à un certain degré de rotation, le déplacement vers une position précise consiste simplement à envoyer le bon nombre d'impulsions. En revanche, les servo-moteurs lisent la différence entre la position actuelle du codeur et la position à laquelle ils ont été commandés et uniquement le courant nécessaire pour passer à la position correcte. Avec l'électronique numérique actuelle, les moteurs pas à pas sont beaucoup plus faciles à contrôler que les servomoteurs.
Avantages pas à pas
Les moteurs pas à pas offrent plusieurs avantages par rapport aux servomoteurs, outre le grand nombre de pôles et le contrôle de l'entraînement. La conception du moteur pas à pas fournit un couple de maintien constant sans qu'il soit nécessaire d'alimenter le moteur. Le couple d'un moteur pas à pas à basse vitesse est supérieur à celui d'un servomoteur de même taille. L'un des principaux avantages des moteurs pas à pas est leur coût et leur disponibilité relativement bas.
Avantages du servo
Pour les applications nécessitant une vitesse et un couple élevés, les servomoteurs brillent. Les moteurs pas à pas atteignent des vitesses proches de 2 000 tr / min, tandis que les servomoteurs sont disponibles beaucoup plus rapidement. Les servomoteurs maintiennent également leur couple nominal à vitesse élevée. Jusqu'à 90% du couple nominal est disponible pour un servomoteur à vitesse élevée. Les servomoteurs sont également plus efficaces que les moteurs pas à pas avec des rendements compris entre 80 et 90%. Un servo-moteur peut fournir environ deux fois son couple nominal pendant de courtes périodes, offrant ainsi une capacité de puissance à tirer en cas de besoin. De plus, les servo-moteurs sont silencieux, disponibles dans les entraînements AC et DC, et ne vibrent pas et ne souffrent pas de problèmes de résonance.
Stepper Limitations
En dépit de tous leurs avantages, les moteurs pas à pas présentent quelques limitations qui peuvent entraîner d'importants problèmes de mise en œuvre et de fonctionnement en fonction de votre application. Les moteurs pas à pas ne disposent d'aucun pouvoir de réserve. En fait, les moteurs pas à pas perdent une quantité importante de leur couple à l'approche de la vitesse maximale du conducteur. Une perte de 80% du couple nominal à 90% de la vitesse maximale est typique. Les moteurs pas à pas ne sont pas aussi efficaces que les servomoteurs pour accélérer une charge. Si vous essayez d’accélérer trop rapidement une charge lorsque le stepper ne peut pas générer suffisamment de couple pour passer à l’étape suivante, la prochaine impulsion d’entraînement entraînera un saut de l'étape et une perte de position. Si la précision de positionnement est essentielle, la charge sur le moteur ne doit jamais dépasser son couple ou le stepper doit être associé à un codeur de position pour assurer la précision de positionnement. Les moteurs pas à pas souffrent également de problèmes de vibration et de résonance. À certaines vitesses, en partie en fonction de la dynamique de la charge, un moteur pas à pas peut entrer en résonance et ne pas être en mesure de conduire la charge.
Il en résulte des sauts de pas, des moteurs en panne, des vibrations excessives et du bruit.
Limitations du servo
Les servomoteurs sont capables de fournir plus de puissance que les moteurs pas à pas, mais nécessitent des circuits de commande beaucoup plus complexes et un retour d'information de position pour un positionnement précis. Les servomoteurs sont également beaucoup plus coûteux que les moteurs pas à pas et sont souvent plus difficiles à trouver. Les servomoteurs nécessitent souvent des boîtes de vitesses, en particulier pour les opérations à faible vitesse. Les exigences relatives à une boîte de vitesses et à un codeur de position rendent les conceptions de servomoteurs plus complexes sur le plan mécanique et augmentent les exigences de maintenance du système. Pour couronner le tout, les servo-moteurs coûtent plus cher que les moteurs pas à pas avant d’ajouter le coût d’un codeur de position.
Résumé
La sélection du meilleur moteur pour votre application dépend de quelques critères de conception clés pour votre système, notamment le coût, les exigences de précision de positionnement, les exigences de couple, la disponibilité de la puissance du variateur et les exigences d'accélération. Globalement, les servo-moteurs conviennent parfaitement aux applications à haute vitesse et couple élevé, tandis que les moteurs pas à pas conviennent mieux aux applications à faible accélération et couple de maintien élevé.
