Wyświetlenia: 0 Autor: Edytor witryny Czas publikacji: 2026-09-14 Pochodzenie: Strona
Wybór niewłaściwej technologii silnika do zastosowania w sterowaniu ruchem powoduje nakładanie się błędów inżynieryjnych. Stosowanie systemu z otwartą pętlą, w którym wymagane jest dynamiczne sprzężenie zwrotne, prowadzi do chronicznej utraty kroków, strat materiału i niedopuszczalnych problemów z kontrolą jakości. I odwrotnie, nadmierne określanie systemów z zamkniętą pętlą dla prostych zadań indeksowania marnuje godziny inżynieryjne na niepotrzebne złożoności dostrajania. Inżynierowie i projektanci systemów muszą zrównoważyć wymagania dotyczące wydajności dynamicznej z czynnikami środowiskowymi i złożonością systemu. Projektując automatyzację, maszyny CNC lub systemy zrobotyzowane, należy ocenić parametry prędkości, momentu obrotowego i precyzji. W nowoczesnym projektowaniu maszyn oparcie się na podstawowych definicjach nie jest już wystarczające. Wyjście poza porównania na poziomie powierzchni wymaga rygorystycznej oceny technicznej krzywych momentu obrotowego, architektury pętli zamkniętej i otwartej oraz wydajności dystansu przejazdu. Zrozumienie tych różnic mechanicznych i elektrycznych stanowi podstawę do ostatecznego rozwiązania problemu Debata na temat silnika krokowego AC Servo i silnika krokowego dla konkretnego zastosowania.
Moment obrotowy przy prędkości: Silniki krokowe doskonale sprawdzają się w zastosowaniach wymagających wysokiego momentu obrotowego i niskiej prędkości, ale ulegają znacznemu pogorszeniu momentu obrotowego przy wysokich obrotach, podczas gdy serwomotory prądu przemiennego utrzymują płaską krzywą momentu obrotowego w wysokich zakresach prędkości.
Architektura sterowania i niezawodność: Podstawowym wyróżnikiem jest sprzężenie zwrotne. Stepery zazwyczaj działają w pętli otwartej (przyjmując pozycję), oferując wysoką niezawodność w trudnych warunkach, podczas gdy serwa AC opierają się na ciągłym sprzężeniu zwrotnym enkodera w pętli zamkniętej w celu korekcji błędów w czasie rzeczywistym.
Koszt a złożoność: Stepery oferują niezrównaną prostotę i niższe koszty początkowe. Serwosilnik prądu przemiennego wymaga wyższych inwestycji początkowych (ze względu na magnesy ziem rzadkich i enkodery), ale zapewnia doskonałą efektywność energetyczną, dynamiczną reakcję i coraz częściej oferuje nowoczesne automatyczne dostrajanie w celu zmniejszenia złożoności.
Dopasowanie aplikacji: Przewidywalne, stałe obciążenia przy niskiej prędkości i indeksowanie na krótkich dystansach sprzyjają stepperom; zmienne obciążenia, szybkie pozycjonowanie na duże odległości i zerowa tolerancja dla błędów pozycjonowania wymagają serwomechanizmów AC.
Spis treści
Silniki krokowe działają w oparciu o konstrukcję o dużej liczbie biegunów. Standardowy hybrydowy silnik krokowy zawiera od 50 do 100 biegunów magnetycznych wrobionych w wirnik. Ta duża gęstość biegunów pozwala silnikowi podzielić pełny obrót na setki precyzyjnych kroków mechanicznych. Standardowy stepper 1,8 stopnia wykonuje 200 dyskretnych kroków na obrót. Napęd wysyła sekwencyjne impulsy prądowe do uzwojeń stojana, ciągnąc wirnik do następnego ustawienia magnetycznego. Architektura ta umożliwia bardzo precyzyjne pozycjonowanie obrotowe bez konieczności stosowania zewnętrznych czujników sprzężenia zwrotnego.
Silniki te wykorzystują stały pobór prądu w celu utrzymania momentu trzymającego. Gdy silnik osiągnie położenie docelowe i zatrzyma się, przemiennik w dalszym ciągu dostarcza pełny prąd do uzwojeń. Blokuje to wirnik w miejscu, zapewniając doskonały moment trzymania przy zerowej prędkości. Silnik działa jak hamulec mechaniczny, przeciwstawiając się siłom zewnętrznym, które próbują obrócić wał. Jednak ten stały pobór prądu generuje znaczne ciepło. Silniki krokowe rutynowo pracują przy wysokich temperaturach powierzchni, często przekraczających 80 stopni Celsjusza, nawet przy całkowitym biegu jałowym.
Inżynierowie często wykorzystują mikrokroki w celu poprawy rozdzielczości i zmniejszenia rezonansu mechanicznego. Napędy mikrokrokowe proporcjonają prąd pomiędzy sąsiednimi cewkami stojana za pomocą przebiegów sinusoidalnych i cosinusoidalnych. Zmusza to wirnik do utrzymywania pozycji pomiędzy dwoma fizycznymi biegunami. Chociaż zwiększa to rozdzielczość pozycjonowania do 51 200 kroków na obrót lub więcej, drastycznie zmniejsza przyrostowy moment obrotowy. Silnik traci swoją sztywną mechaniczną zdolność trzymania pomiędzy fizycznymi biegunami. Staje się podatny na błędy pozycjonowania, jeśli siły zewnętrzne przekroczą zmniejszony moment mikrokrokowy.
Brak delikatnych elementów sprzężenia zwrotnego zapewnia silnikom krokowym naturalną niezawodność mechaniczną. Bez enkoderów optycznych lub resolwerów przymocowanych do tylnego wału, steppery są odporne na wysokie wibracje, duży kurz i trudne warunki środowiskowe. Uproszczone okablowanie wymaga tylko czterech przewodów w przypadku standardowego bipolarnego silnika krokowego, co zmniejsza ryzyko zakłóceń elektrycznych i upraszcza prowadzenie kabli w prowadnikach kablowych.
Jakiś Silnik serwo AC wykorzystuje konstrukcję o małej liczbie biegunów, zwykle zawierającą od 4 do 12 biegunów magnetycznych. Ponieważ fizyczne kąty kroku są duże, silnik nie może dokładnie ustawić się przy użyciu samych biegunów mechanicznych. System łączy silnik z urządzeniem sprzężenia zwrotnego o wysokiej rozdzielczości, takim jak enkoder optyczny, enkoder magnetyczny lub rezolwer. Czujnik ten przez cały czas śledzi dokładne fizyczne położenie wału wirnika i przesyła te dane z powrotem do napędu.
Cechą charakterystyczną tej architektury jest mechanizm sprzężenia zwrotnego w zamkniętej pętli. Serwonapęd w sposób ciągły otrzymuje od sterownika ruchu sygnały o zadanym położeniu i prędkości. Jednocześnie odczytuje aktualne dane o położeniu i prędkości z enkodera silnika. Napęd oblicza następujący błąd między stanem zadanym a stanem rzeczywistym. Następnie dostosowuje prąd dostarczany do uzwojeń silnika tysiące razy na sekundę za pomocą pętli sterowania proporcjonalno-całkująco-różniczkującej (PID), aby skorygować ten błąd w czasie rzeczywistym.
W przeciwieństwie do silników krokowych, serwosilniki charakteryzują się dynamicznym poborem prądu. Napęd dostarcza tylko dokładnie taką ilość prądu, jaka jest wymagana do przemieszczenia lub utrzymania określonego obciążenia. Jeśli silnik pozostaje na biegu jałowym i nie są przyłożone żadne siły zewnętrzne, pobór prądu spada prawie do zera. To zależne od obciążenia zużycie energii skutkuje znacznie wyższą sprawnością elektryczną i drastycznie niższym wytwarzaniem ciepła przy zerowej prędkości. Silnik pozostaje chłodny w okresach przestoju, co wydłuża żywotność wewnętrznych łożysk i uszczelek.
Producenci konstruują nowoczesne wirniki serwo przy użyciu wysokowydajnych magnesów ziem rzadkich, takich jak neodym. Magnesy te wytwarzają wyjątkowo silne pola magnetyczne w stosunku do ich rozmiarów fizycznych. Konstrukcja ta znacznie zwiększa gęstość mocy silnika, umożliwiając kompaktowemu serwomechanizmowi dostarczanie ogromnego momentu obrotowego i szybkiego przyspieszenia. Poleganie na materiałach ziem rzadkich i precyzyjnych czujnikach ze sprzężeniem zwrotnym z natury zwiększa złożoność produkcji i wymaga ścisłej kontroli jakości podczas montażu.
Krzywe momentu obrotowego wyznaczają granice operacyjne obu technologii. Moment obrotowy silnika krokowego spada wykładniczo wraz ze wzrostem prędkości obrotowej. Degradacja ta następuje na skutek indukcyjności uzwojenia i wstecznej siły elektromotorycznej (back-EMF). Ponieważ przemiennik zwiększa częstotliwość impulsów krokowych, aby szybciej obracać silnik, indukcyjność zapobiega osiągnięciu przez prąd wartości szczytowej przed nadejściem następnego impulsu. Pole magnetyczne nie może się w pełni rozwinąć, co powoduje poważną utratę momentu obrotowego. Silnik krokowy zapewniający moment obrotowy 10 Nm przy 100 obr./min może całkowicie utknąć przy 1000 obr./min pod dokładnie tym samym obciążeniem.
Serwosilnik prądu przemiennego zapewnia ciągły znamionowy moment obrotowy w całym zakresie prędkości. Napęd w pętli zamkniętej wykorzystuje sterowanie zorientowane na pole (FOC), aby zoptymalizować kąt komutacji, zapewniając idealne wyrównanie pól magnetycznych niezależnie od prędkości obrotowej. Serwa rutynowo utrzymują płaską krzywą momentu obrotowego aż do maksymalnych prędkości znamionowych, które często wahają się od 3000 do ponad 5000 obr./min. Co więcej, systemy serwo oferują wzmacniacze momentu obrotowego. Serwomechanizm może tymczasowo dostarczyć nawet trzykrotność ciągłego znamionowego momentu obrotowego przez krótki czas, umożliwiając wybuchowe profile przyspieszenia.
Prędkość robocza (RPM) |
Utrzymanie momentu obrotowego silnika krokowego |
Utrzymanie momentu obrotowego silnika serwo AC |
|---|---|---|
100 obr./min |
95% do 100% |
100% |
500 obr./min |
50% do 70% |
100% |
1000 obr./min |
10% do 30% |
100% |
3000 obr./min |
Stragan (0%) |
100% |
5000 obr./min |
Stragan (0%) |
100% (w zależności od maksymalnej prędkości znamionowej) |
Efektywność dystansu podróży różni się znacznie w zależności od profilu ruchu. Stepery wyróżniają się indeksowaniem na bardzo krótkich dystansach. Ponieważ działają w pętli otwartej, zatrzymują się natychmiast po otrzymaniu impulsu końcowego kroku. Nie jest wymagany czas na rozpatrzenie informacji zwrotnej. I odwrotnie, serwomotor prądu przemiennego dominuje na dłuższych dystansach. Wysoka prędkość maksymalna pozwala serwomechanizmowi szybko pokonywać duże odległości liniowe, kompensując kilka milisekund potrzebnych do idealnego ustawienia układu w pętli zamkniętej w jego ostatecznej pozycji.
Dokładność steppera zależy całkowicie od mechanicznej obróbki zębów stojana i wirnika. Standardowy stepper 1,8 stopnia zapewnia podstawową dokładność wynoszącą w przybliżeniu +/- 5% pojedynczego kroku, a błąd ten nie kumuluje się podczas wielu obrotów. Jednak mikrokrok wprowadza znaczne ograniczenia pod obciążeniem. Ponieważ mikrokrok polega na równoważeniu strumienia magnetycznego między biegunami, jakikolwiek zewnętrzny opór mechaniczny spowoduje lekkie przesunięcie wirnika z pozycji. Powoduje to błędy osadzania, gdy silnik nie osiąga dokładnie zadanego mikrokroku, zmniejszając praktyczną dokładność systemu.
Dokładność serwa zależy od rozdzielczości dołączonego enkodera. Nowoczesne systemy serwo wykorzystują enkodery absolutne od 17 do 24 bitów. 24-bitowy koder dzieli pojedynczy obrót na ponad 16 milionów dyskretnych pozycji. Pozwala to na rzeczywiste pozycjonowanie w sekundzie łuku. Napęd w pętli zamkniętej automatycznie kompensuje podatność mechaniczną, luz i zakłócenia zewnętrzne, zmuszając wał silnika do dokładnej zadanej współrzędnej. Napęd w sposób ciągły walczy z siłami zewnętrznymi, aby utrzymać tę pozycję, zapewniając absolutną precyzję podczas operacji obróbki lub dozowania.
Profile przyspieszenia podkreślają dynamiczne różnice między obiema architekturami. Serwa dynamicznie dopasowują swój prąd wyjściowy do obsługi zmiennych obciążeń i niedopasowań o dużej bezwładności. Jeśli narzędzie obróbcze nagle napotka twardszy materiał, serwonapęd natychmiast wykrywa spadek prędkości za pomocą enkodera i zwiększa prąd, aby przebić się przez opór. To sprawia, że serwa idealnie nadają się do nieprzewidywalnych środowisk mechanicznych, w których siły skrawania lub ciężar ładunku szybko się zmieniają.
Silniki krokowe pozostają bardzo podatne na zgaśnięcie. Jeśli obciążenie mechaniczne nagle przekroczy dostępny moment obrotowy silnika przy danej prędkości, wirnik traci synchronizację z polem magnetycznym stojana. Silnik gaśnie, emitując wysoki, zgrzytający dźwięk. Ponieważ standardowe steppery nie mają sprzężenia zwrotnego, napęd kontynuuje wysyłanie impulsów, zupełnie nieświadomy, że silnik przestał się poruszać. Ten scenariusz utraty kroków niszczy detale, powoduje kolizje mechaniczne i wymaga pełnego cyklu bazowania maszyny w celu odzyskania fizycznego układu współrzędnych.
Ciągły pobór mocy określa profil termiczny silnika krokowego. Praca z pełnym prądem znamionowym nawet na biegu jałowym zmusza inżynierów do wdrożenia agresywnych strategii chłodzenia w zamkniętych przestrzeniach. Stałe wytwarzanie ciepła przyspiesza degradację smarów łożyskowych i pobliskich komponentów wrażliwych na ciepło. Tę moc cieplną należy uwzględnić podczas projektowania szaf elektrycznych lub montażu silników w pobliżu materiałów wrażliwych na temperaturę, takich jak tworzywa sztuczne lub próbki biologiczne.
Zależny od obciążenia pobór mocy serwomechanizmów zasadniczo zmienia zarządzanie temperaturą. Serwa pracują chłodno podczas pracy przy niskim obciążeniu i w okresach bezczynności. Wytwarzanie ciepła wzrasta jedynie podczas szybkiego przyspieszania lub intensywnego, ciągłego cięcia. Ta wydajność pozwala konstruktorom maszyn na pakowanie wielu serwomotorów w szczelne obudowy bez konieczności stosowania ciężkich aktywnych systemów chłodzenia. Zmniejsza także całkowity pobór mocy maszyny, obniżając wymagane natężenie prądu w głównej instalacji elektrycznej.
Wybór pomiędzy tymi silnikami ma duży wpływ na konstrukcję mechanicznej skrzyni biegów. Silniki krokowe wyjątkowo dobrze współpracują ze śrubami pociągowymi i śrubami kulowymi. Mechaniczna zaleta napędu śrubowego zwielokrotnia moment obrotowy silnika krokowego przy niskiej prędkości, utrzymując prędkość obrotową w optymalnym zakresie obrotów silnika. Krokowy napędzający śrubę kulową o skoku 5 mm przy 600 obr./min zapewnia doskonałą siłę liniową bez ryzyka przeciągnięcia przy dużej prędkości.
Serwosilniki lepiej współpracują z napędami pasowymi, systemami zębatkowymi i śrubami kulowymi o dużym skoku. Te metody transmisji wymagają dużych prędkości obrotowych, aby osiągnąć szybki ruch liniowy. Serwomotor obracający się z prędkością 3000 obr./min napędzający siłownik pasowy może przenieść ładunek przez trzymetrową suwnicę w ułamku sekundy. Łącząc serwo ze śrubą kulową o niskim skoku, często trzeba zastosować przekładnię planetarną, aby zmniejszyć prędkość silnika i dopasować ją do bezwładności obciążenia, co zwiększa złożoność mechaniczną systemu.
Silniki krokowe rozwijają się przy określonych, kontrolowanych parametrach. Należy określić steppery do szybkiego indeksowania na krótkich dystansach, gdzie obciążenie pozostaje wysoce przewidywalne. Doskonale sprawdzają się w zastosowaniach wymagających prędkości poniżej 1000 obr./min. Ich solidna konstrukcja bez czujników sprawia, że są one preferowanym wyborem w trudnych, brudnych środowiskach, w których enkodery optyczne mogłyby zawodzić z powodu wnikania kurzu lub płynu.
Typowe przykłady przemysłowe obejmują drukarki 3D, podstawowe stacjonarne routery CNC i automatyczne medyczne maszyny do pipetowania. Maszyny tekstylne często wykorzystują steppery do przesuwania tkaniny w precyzyjnych, powtarzalnych krokach. Pompy perystaltyczne wykorzystują steppery, które dostarczają dokładną objętość płynu przy niskich prędkościach. W tych zastosowaniach obciążenie mechaniczne nigdy nie przekracza znamionowego momentu obrotowego silnika, co sprawia, że sterowanie w pętli otwartej jest całkowicie bezpieczne i wysoce skuteczne.
Jeśli zastosowanie wymaga ciągłej pracy z dużą prędkością i podróży na duże odległości, należy wybrać serwomotor prądu przemiennego. Są obowiązkowe w przypadku systemów obsługujących zmienne lub nieprzewidywalne obciążenia. Zastosowania wymagające indeksowania o dużej bezwładności lub rygorystycznych protokołów bezpieczeństwa i odporności na błędy opierają się całkowicie na sprzężeniu zwrotnym serwomechanizmu w zamkniętej pętli, aby zapobiec katastrofalnym uszkodzeniom maszyny.
Przemysłowe centra obróbcze CNC wykorzystują serwa do przepychania ciężkich narzędzi skrawających przez gęste metale z różnymi prędkościami. Sześcioosiowe ramiona robotyczne wymagają serwomechanizmów, aby zachować absolutną świadomość przestrzenną i kompensować zmieniające się ciężary ładunku. Szybkie linie pakujące, latające nożyce i pojazdy sterowane automatycznie (AGV) zależą od szybkiego przyspieszenia i dynamicznej obsługi ładunku, które zapewniają tylko systemy serwo. Każde zastosowanie, w którym błąd położenia może spowodować awarię narzędzia lub zagrożenie bezpieczeństwa, wymaga technologii serwo.
Hybrydowe steppery z zamkniętą pętlą służą jako technologia pomostowa. Producenci dołączają enkoder z tyłu standardowego silnika krokowego i łączą go ze specjalistycznym napędem. Napęd monitoruje enkoder i dostosowuje prąd, aby zapobiec utracie kroków, skutecznie tworząc system serwo o niskiej prędkości. Jeśli wirnik spadnie poza zadaną pozycję, przemiennik zwiększa prąd, aby przywrócić go do wyrównania.
Powinieneś ocenić steppery z zamkniętą pętlą, gdy standardowy moment obrotowy steppera jest wystarczający dla twojego zastosowania, ale wymagasz bezwzględnej weryfikacji położenia. Eliminują ryzyko utraty kroków bez konieczności skomplikowanego dostrajania lub dużych prędkości pełnego systemu serwo AC. Działają chłodniej niż steppery z otwartą pętlą, ponieważ napęd może zmniejszyć prąd podczas utrzymywania pozycji, chociaż nadal nie są w stanie utrzymać momentu obrotowego przy wysokich obrotach prawdziwego serwomotoru.
Domyślne ustawienie serwosilnika prądu przemiennego dla każdej osi ruchu powoduje niepotrzebne obciążenie systemu. Zastosowanie złożonego serwomechanizmu z zamkniętą pętlą do przenośnika taśmowego o niskiej prędkości i stałym obciążeniu marnuje godziny inżynieryjne na strojenie i okablowanie ekranowanych kabli do zadania, które nie wymaga żadnego dynamicznego sprzężenia zwrotnego. Ta nadmierna specyfikacja komplikuje schemat elektryczny i zwiększa liczbę potencjalnych punktów awarii w wiązce przewodów.
Ograniczasz to ryzyko, przeprowadzając rygorystyczne profilowanie bezwładności obciążenia i prędkości obrotowej przed specyfikacją. Oblicz dokładny wymagany ciągły moment obrotowy i zamapuj maksymalną prędkość. Jeśli prędkość nigdy nie przekracza 800 obr/min, a masa obciążenia pozostaje stała, wybierz silnik krokowy. Rezerwuj technologię serwo wyłącznie dla osi wymagających dynamicznej reakcji, obsługi zmiennych obciążeń lub prędkości przekraczających 1500 obr./min.
W systemach z otwartą pętlą występuje rezonans środkowego pasma. Przy określonych prędkościach, zwykle pomiędzy 100 a 200 obr./min, częstotliwość drgań własnych silnika jest zgodna z częstotliwością impulsów krokowych. Powoduje to silne wibracje, nieregularny ruch i całkowitą utratę momentu obrotowego, co skutkuje utratą kroków. Silnik będzie fizycznie wstrząśnięty i wyemituje warczenie o niskiej częstotliwości, zanim całkowicie się zatrzyma.
Rezonans można złagodzić, wykorzystując zaawansowane napędy mikrokrokowe, które wygładzają przebiegi prądu. Zamontuj amortyzatory mechaniczne na tylnym wale silnika, aby pochłonąć energię wibracji. Co najważniejsze, dobierz rozmiar silnika krokowego ze ścisłym marginesem bezpieczeństwa momentu obrotowego wynoszącym 30% do 50%. Jeśli Twoje zastosowanie wymaga momentu obrotowego 2 Nm, wybierz silnik o momencie obrotowym od 3 do 4 Nm, aby zapewnić pracę w strefach rezonansowych bez przeciągnięcia.
Nieprawidłowo dostrojone serwa AC cierpią z powodu polowania. Ponieważ rozdzielczość enkodera jest niewiarygodnie wysoka, napęd stale wykrywa mikroskopijne błędy pozycjonowania podczas postoju. Napęd szybko oscyluje wał silnika w przód i w tył, próbując znaleźć dokładne położenie zerowe. Powoduje to słyszalne drgania, zwiększone zużycie energii przy zerowej prędkości i szybkie przegrzanie uzwojeń silnika.
Ogranicz polowania, wykorzystując nowoczesne dyski z niezawodnymi algorytmami automatycznego dostrajania. Należy zapewnić odpowiednie dopasowanie bezwładności obciążenia do silnika na etapie projektowania mechanicznego. Utrzymuj współczynnik bezwładności poniżej 10:1. Jeżeli obciążenie będzie zbyt duże dla wirnika silnika, napęd nie będzie w stanie ustabilizować układu. Na koniec zaimplementuj filtry pasma nieczułości w oprogramowaniu napędu. Strefa nieczułości informuje napęd, aby ignorował błędy położenia mniejsze niż kilka zliczeń enkodera, umożliwiając cichy odpoczynek silnika podczas postoju.
Żadna technologia silników nie jest powszechnie lepsza. Właściwy wybór zależy całkowicie od rygorystycznej analizy wymagań mechanicznych. Wybór odpowiedniego silnika zapobiega awariom maszyny, eliminuje niepotrzebną złożoność inżynieryjną i zapewnia niezawodną, długoterminową pracę. Aby sfinalizować wybór, wykonaj następujące kroki:
Oblicz dokładne wymagania dotyczące ciągłego i szczytowego momentu obrotowego, korzystając z oprogramowania do doboru mechanicznego w oparciu o masę ładunku i współczynniki tarcia.
Zamapuj wymagany profil prędkości, aby określić, czy maksymalne obroty przekraczają próg spadku momentu obrotowego silnika krokowego.
Oblicz stosunek bezwładności obciążenia do silnika, aby określić, czy do stabilnego dostrojenia serwomechanizmu potrzebna jest przekładnia planetarna.
Oceń środowisko operacyjne, aby zdecydować, czy enkodery optyczne przetrwają, czy też wymagany będzie krokowy bezczujnikowy.
Przed sfinalizowaniem specyfikacji sprzętu i schematów elektrycznych skonsultuj się ze specjalistą ds. sterowania ruchem, aby zweryfikować obliczenia.
Odp.: Silniki krokowe wymagają stałego poboru prądu, aby utrzymać moment trzymający. Napęd dostarcza pełną moc do uzwojeń stojana, nawet gdy silnik jest całkowicie bezczynny. To generuje znaczną ilość ciepła. Serwosilniki prądu przemiennego wykorzystują pobór prądu zależny od obciążenia. Zużywają tylko tyle energii, ile potrzeba do utrzymania określonego obciążenia przy działaniu sił zewnętrznych. Jeśli nie zostanie przyłożona żadna siła zewnętrzna, prąd serwa spada prawie do zera.
Odp.: Nie. Silniki krokowe cierpią na poważną degradację momentu obrotowego przy dużych prędkościach z powodu indukcyjności uzwojenia. Wraz ze wzrostem obrotów pole magnetyczne nie może wytworzyć się wystarczająco szybko, zanim nadejdzie impuls następnego kroku. Powoduje to utratę momentu obrotowego silnika i ostatecznie utknięcie. Serwonapędy AC utrzymują płaską krzywą momentu obrotowego aż do maksymalnej prędkości znamionowej, co czyni je obowiązkowymi w zastosowaniach wymagających dużych prędkości.
Odp.: Silnik krokowy traci kroki, gdy obciążenie mechaniczne przekracza dostępny moment obrotowy silnika. Dzieje się tak z powodu nagłych zacięć mechanicznych, nadmiernych prędkości przyspieszania lub pracy w środkowych strefach rezonansowych. Ponieważ standardowe steppery nie mają sprzężenia zwrotnego, napęd kontynuuje wysyłanie impulsów, podczas gdy wirnik pozostaje zatrzymany. System traci swoją fizyczną pozycję, co wymaga pełnego cyklu powrotu maszyny do pozycji wyjściowej.
Odp.: Serwosilniki prądu przemiennego często wymagają, aby przekładnie dopasowywały ich niską bezwładność wirnika do dużych obciążeń mechanicznych. Przekładnie zmniejszają dużą prędkość obrotową serwa, zwielokrotniając wyjściowy moment obrotowy. Jeżeli bezwładność obciążenia jest większa niż dziesięciokrotność bezwładności silnika, przemiennik nie może ustabilizować pętli sterowania. Skrzynia biegów zmniejsza odbitą bezwładność o kwadrat przełożenia, zapewniając stabilne strojenie.
Odp.: Mikrokrok zwiększa rozdzielczość pozycjonowania i wygładza obroty silnika, ale drastycznie zmniejsza przyrostowy moment trzymania. Ponieważ wirnik balansuje pomiędzy dwoma fizycznymi biegunami magnetycznymi przy użyciu proporcjonalnego prądu, potrzeba bardzo małej siły zewnętrznej, aby wypchnąć silnik nieznacznie z pozycji. Należy uwzględnić tę przyrostową utratę momentu obrotowego przy doborze silnika do zastosowań wymagających dużej precyzji pod obciążeniem.
