Sự Khác Nhau Giữa Biến Tần Và Bộ điều Khiển động Cơ Servo (servo ...

Việc lựa chọn sử dụng hệ thống servo hay sử dụng động cơ ba pha điều khiển bằng biến tần trong các ứng dụng cụ thể là một câu hỏi khiến rất nhiều nhà chế tạo máy và các kỹ sư phân vân khi thiết kế và chế tạo máy móc. Tìm hiểu sự khác nhau giữa biến tần và bộ điều khiển động cơ servo (servo drive) sẽ giúp các kỹ sư có được lựa chọn tối ưu nhất.

Trước đây, phạm vi ứng dụng của động cơ servo và động cơ AC ba pha không đồng bộ khá rõ ràng. Động cơ AC ba pha sử dụng trong các ứng dụng có công suất lớn như máy nén khí, bơm, quạt, băng tải nặng… Còn động cơ servo được dùng trong các ứng dụng công suất nhỏ, mô-men cao, độ chính xác vị trí cao và tần số hoạt động liên tục với mô-men không đổi như các ứng dụng máy CNC, robot, máy công cụ, các ứng dụng gắp thả…

Ngày nay, với phát triển không ngừng của công nghệ biến tần đã cho phép mở rộng phạm vi ứng dụng của động cơ ba pha, với khả năng thay đổi tốc độ một cách vô cấp và các khả năng điều khiển linh hoạt khác, động cơ ba pha hiện nay (với sự kết hợp của biến tần) thậm chí có thể thay thế một số ứng dụng mà trước đây chỉ servo mới làm được. Vậy biến tần và bộ điều khiển servo (cho động cơ servo) khác nhau như thế nào?

Biến tần và ứng dụng cơ bản

Biến tần được biết đến là thiết bị làm thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động cơ, qua đó có thể điều khiển tốc độ động cơ một cách vô cấp. Biến tần thường được sử dụng để điều khiển động cơ AC ba pha không đồng bộ, tuy nhiên với công nghệ hiện đại ngày nay, một số biến tần đặc biệt còn có thể điều khiển cho cả động cơ không đồng bộ, động cơ đồng bộ, động cơ spindle, kể cả động cơ servo.

Tìm hiểu thêm: Biến tần là gì? Nguyên lý hoạt động biến tần?

Lợi ích và ứng dụng cơ bản của biến tần:

• Điều khiển tốc độ của động cơ giúp đáp ứng các yêu cầu sản xuất công nghiệp cơ bản.
• Giúp động cơ khởi động êm, giảm mài mòn cơ khí.
• Tiết kiệm năng lượng hiệu quả, bảo vệ các thiết bị trong hệ thống.
• Tích hợp nhiều chức năng điều khiển khác nhau giúp cải tiến công nghệ và tăng năng suất sản xuất.
• Đầy đủ các chức năng bảo vệ động cơ như quá dòng, quá áp, mất pha, đảo pha… giúp tăng tuổi thọ động cơ.

Hệ thống servo và bộ điều khiển servo (servo drive) là gì? Ứng dụng của hệ thống servo?

Servo là một hệ thống truyền động điều khiển hồi tiếp vòng kín, nhận tín hiệu xung và thực hiện một cách nhanh chóng và chính xác theo lệnh từ PLC. Một hệ thống servo bao gồm bộ điều khiển servo, động cơ servo và 1 encoder được gắn trên trục động cơ để phản hồi tín hiệu từ động cơ về bộ điều khiển.

Bộ điều khiển servo có nhiệm vụ nhận tín hiệu lệnh điều khiển (xung) từ PLC và truyền lệnh đến động cơ servo để điều khiển động cơ servo hoạt động theo lệnh, đồng thời nhận tín hiệu phản hồi liên tục về vị trí và tốc độ hiện tại của động cơ servo từ encoder. Từ tín hiệu phản hồi về, bộ điều khiển servo sẽ so sánh với tín hiệu lệnh và đưa ra điều chỉnh phù hợp, đảm bảo động cơ servo hoạt động đúng theo yêu cầu.

Hệ thống servo được sử dụng để khởi động và dừng ở các vị trí chính xác đến từng micromet, điều chỉnh mô-men phù hợp với các ứng dụng khác nhau và thay đổi tốc độ cực kỳ nhanh đến ms.

Ứng dụng của hệ thống servo:

Hệ thống servo thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cực kỳ cao về vị trí, tốc độ và mô-men, khả năng điều khiển phức tạp, tốc độ cao và tần suất làm việc thay đổi nhanh và liên tục như máy công cụ, máy đóng gói, các loại máy in, máy cắt, các ứng dụng thu xả cuộn, các ứng dụng cần chạy dừng đúng vị trí, dây chuyền lắp ráp, máy CNC, cánh tay robot…

Tìm hiểu thêm về: Giải pháp sử dụng Servo cho máy ép nhựa thủy lực

Tìm hiểu thêm về: Giải pháp sử dụng servo DA200 cho hệ thống dao cắt bay

Khi nào nên sử dụng biến tần, khi nào nên sử dụng bộ điều khiển servo

Về căn bản, bộ điều khiển servo và biến tần đều là thiết bị dùng để điều khiển động cơ, tuy nhiên nếu như bộ điều khiển servo có khả năng điều khiển linh hoạt và chính xác cả tốc độ, vị trí và mô-men thì biến tần, tuy đã được nâng cấp bổ sung thêm nhiều tính năng, về cơ bản vẫn chủ yếu dựa trên cơ sở là thay đổi tần số để điều khiển tốc độ động cơ. Về chất lượng điều khiển và khả năng điều khiển chính xác, linh hoạt, bộ điều khiển servo cũng đáp ứng tốt hơn hẳn, biến tần thường chỉ được sử dụng trong những trường hợp yêu cầu độ chính xác thấp, tốc độ hoạt động ổn định, ít thay đổi. Tuy nhiên biến tần có giá thành rẻ, có thể điều khiển cho nhiều loại động cơ khác nhau chứ không bị giới hạn 1 bộ điều khiển chỉ sử dụng cho 1 động cơ servo.

Để có sự lựa chọn tối ưu nhất, hãy xem bảng so sánh giữa biến tần và bộ điều khiển servo dưới đây:

Biến tần	Bộ điều khiển servo
Ứng dụng điều khiển	Sử dụng cho các ứng dụng không yêu cầu tốc độ và độ chính xác cao, ổn định	Sử dụng cho các ứng dụng điều khiển ở tốc độ và độ chính xác cao, thay đổi trạng thái nhanh và liên tục
Chế độ điều khiển	Cơ bản là điều khiển tốc độ động cơ	Điều khiển vị trí, tốc độ và mô-men
Khả năng điều khiển nhiều động cơ	Một biến tần có thể điều khiển nhiều động cơ	Một bộ điều khiển servo cơ bản chỉ điều khiển một động cơ servo duy nhất
Độ đáp ứng	Chậm 100 rad/giây hoặc thấp hơn	Nhanh Khoảng 200 đến 15000 rad/giây
Điều khiển bị trí và dừng chính xác cao	Đến khoảng 100 µm	Lên đến khoảng 1µm
Chế độ khóa	Không	Có
Tần số khởi động/dừng	Khoảng 20 vòng/phút hoặc thấp hơn	Khoảng 20 đến 600 vòng/phút
Mô-men xoắn cực đại	Khoảng 150%	Khoảng 300%
Công suất	Khoảng 100W đến 300kW	Khoảng từ 10W đến 60kW
Kích thước	Lớn, nặng	Nhỏ gọn và nhẹ hơn (với cùng công suất)
Chi phí đầu tư	Tương đối thấp	Cao

Nhìn chung, việc lựa chọn giữa biến tần (cùng với động cơ ba pha) hay bộ điều khiển Servo (động cơ servo) sẽ phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể, yêu cầu hệ thống và chi phí (cả chi phí đầu tư ban đầu và chi phí vòng đời của hệ thống). Lựa chọn sai sản phẩm sẽ khiến hệ thống máy móc không đạt mục đích công nghệ và hiệu quả mong muốn, lãng phí, thậm chí còn gây ảnh hưởng đến cả thiết bị liên quan khác.

Trong một số trường hợp nếu bộ điều khiển servo bị hư trong khi động cơ servo vẫn hoạt động tốt, để tiết kiệm chi phí, có thể dùng một số dòng biến tần đặc biệt (như GD35, GD350) thay thế bộ điều khiển servo để điều khiển động cơ servo, thậm chí trong cả ứng dụng đặc biệt như động cơ servo máy ép nhựa thủy lực. Tuy nhiên khả năng thay thế tùy thuộc vào từng hệ thống cụ thể và chỉ nên áp dụng khi giá thành thay thế bộ drive quá cao, thời gian giao hàng lâu ảnh hưởng đến tiến độ sản xuất hoặc không thể mua lại từ nhà cung cấp.

Hãy gọi ngay cho các chuyên gia của DAT qua Hotline 1800 6567 để được tư vấn các giải pháp phù hợp và hiệu quả nhất cho ứng dụng của bạn.

Xem thêm:

• Các dòng AC Servo của INVT phổ biến hiện nay
• Các dòng biến tần INVT phổ biến nhất hiện nay