Bài viết này của Abientan nhằm mục đích so sánh giữa động cơ 3 pha thường và motor servo về momen, giá thành và khả năng thay đổi tốc độ.
So sánh động cơ 3 pha và motor servo
Khác nhau về momen
Momen của động cơ servo sẽ không đổi trong khoảng từ 0 cho đến tốc độ định mức, trong khi đó động cơ 3 pha chỉ tạo ra momen cao khi đạt tới tốc độ định mức. Sự khác nhau này là do nằm ở đặc điểm cấu tạo.
- Động cơ servo là dạng đồng bộ bằng nam châm vĩnh cửu nên có tổn hao trên lõi từ gần bằng không, độ trượt tải thấp.
- Còn động cơ 3 pha chế tạo dựa trên lõi thép nên sẽ bị tổn hao từ trường khiến độ trượt tải lớn hơn.
Ví dụ: servo 400w có momen định mức 1.27 N.m thì trong khoảng tốc độ từ 0-3000v/phút đều cho ra momen đạt tới giá trị 1.27. Còn đối với động cơ thường 1/2hp thì chỉ đạt được thông số nói trên khi chạy ở tốc độ 3000.
=> Với ứng dụng cần lực mạnh ở tốc độ thấp và yêu cầu độ chính xác thì thường chọn servo.
Khả năng thay đổi tốc độ
Servo có thể thay đổi tốc độ liên tục và đáp ứng rất nhanh, còn động cơ 3 pha có thời gian đáp ứng cho việc thay đổi tốc độ chậm hơn.
Ví dụ: servo khi chạy có thể dừng lại ngay lập tức và thời gian đáp ứng cho việc dừng gần như bằng 0, còn động cơ 3 pha dừng lại phải mất vài giây hoặc thậm chí lên tới vài chục giây.
=> Servo thường được ứng dụng trong một số loại máy cắt hay máy cnc.
Giá thành
So với servo thì động cơ 3 pha có giá thành rẻ hơn 2-10 lần. Nguyên nhân chính là do cấu tạo của servo phức tạp hơn do roto được làm bằng nam châm vĩnh cửu và yêu cầu chế tạo khe hở của từ thông phức tạp hơn.
Khác nhau
- Về kích thước và trọng lượng, servo nhỏ gọn hơn.
- Servo khi bị hư hỏng sẽ thay thế khó hơn so với động cơ 3 pha bởi vì chúng thường yêu cầu đúng mã, đúng kích thước về cốt, mặt bích, chiều dài.
- Khi dùng servo yêu cầu người sử dụng phải có kiến thức về lập trình.
- Servo sẽ tiết kiệm điện từ 5-20% so với động cơ 3 pha.
Bảng so sánh chi tiết
Đặc điểm | Động cơ AC 3 pha (Three-Phase) | Motor Servo (AC & DC) |
Nguyên lý hoạt động | Dựa trên cảm ứng điện từ tạo ra từ trường quay để làm quay rotor. | Sử dụng nam châm vĩnh cửu (PM) trên rotor và điều khiển dòng điện qua stator để tạo mô-men xoắn. Thường có hệ thống phản hồi. |
Điều khiển | Thường là điều khiển vòng hở (điều khiển tần số và điện áp để thay đổi tốc độ). Khả năng điều khiển vị trí và mô-men xoắn hạn chế. | Điều khiển vòng kín với bộ mã hóa (encoder) hoặc bộ phân giải (resolver) để phản hồi vị trí, tốc độ và đôi khi cả mô-men xoắn. Điều khiển chính xác cao. |
Độ chính xác | Độ chính xác phụ thuộc vào tần số và tải, khó đạt được vị trí chính xác tuyệt đối. | Độ chính xác rất cao nhờ hệ thống phản hồi liên tục và khả năng hiệu chỉnh lỗi. |
Khả năng tự khởi động | Tự khởi động do từ trường quay. | Tự khởi động. |
Mô-men khởi động | Thường tốt, nhưng có thể thay đổi tùy thuộc vào thiết kế và tải. | Mô-men khởi động cao và ổn định, đặc biệt là ở tốc độ thấp và trạng thái dừng. Tỷ lệ mô-men xoắn trên quán tính cao. |
Dải tốc độ | Dải tốc độ rộng, nhưng duy trì mô-men xoắn ổn định ở tốc độ cao có thể khó khăn. | Dải tốc độ rộng với khả năng duy trì mô-men xoắn ổn định trong phạm vi hoạt động. |
Hiệu suất | Hiệu suất tốt, đặc biệt ở công suất lớn. | Hiệu suất cao hơn, đặc biệt ở tải thấp và thay đổi. Ít sinh nhiệt hơn. |
Độ rung và ồn | Vận hành tương đối êm ái, nhưng có thể rung và ồn hơn servo trong một số trường hợp. | Vận hành êm ái và ít rung động hơn, đặc biệt ở tốc độ cao. |
Kích thước (cùng công suất) | Thường lớn hơn và nặng hơn servo. | Thường nhỏ gọn và nhẹ hơn với cùng công suất, đặc biệt là động cơ BLDC servo. |
Chi phí | Chi phí thấp hơn đáng kể, đặc biệt ở công suất lớn. | Chi phí cao hơn do cấu trúc phức tạp hơn, tích hợp encoder và yêu cầu bộ điều khiển phức tạp hơn (servo drive). |
Ứng dụng | Truyền động công nghiệp nói chung, bơm, quạt, компрессор, băng tải, máy công cụ đơn giản. | Máy CNC, robot công nghiệp, máy đóng gói, in ấn, tự động hóa chính xác cao, các ứng dụng đòi hỏi điều khiển vị trí, tốc độ và mô-men xoắn chính xác. |
Độ tin cậy | Độ tin cậy cao, cấu trúc đơn giản và bền bỉ. | Độ tin cậy cao, đặc biệt là loại không chổi than (AC servo, BLDC servo) do ít bộ phận cơ học hao mòn. |
Bảo trì | Yêu cầu bảo trì ít hơn. | Yêu cầu bảo trì ít hơn (đặc biệt loại không chổi than). |
Khả năng quá tải | Khả năng chịu quá tải trong thời gian ngắn hạn chế. | Khả năng chịu quá tải tốt hơn trong thời gian ngắn. |