В течение долгого времени системы управления скоростью двигателей постоянного тока доминировали в приложениях, требующих высокой производительности регулирования скорости. Однако двигатели постоянного тока имеют присущие им недостатки, такие как легкий износ щеток и коммутаторов, требующий частого технического обслуживания. При коммутации возникают искры, ограничивающие максимальную скорость двигателя и ограничивающие условия его применения. Кроме того, двигатели постоянного тока сложны по конструкции, трудны в производстве, потребляют большое количество стали и имеют высокие производственные затраты. Двигатели переменного тока, особенно асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, лишены этих недостатков, а инерция их ротора меньше, чем у двигателей постоянного тока, что приводит к лучшим динамическим характеристикам. При том же объеме выходная мощность двигателей переменного тока может быть на 10–70% выше, чем двигателей постоянного тока. Кроме того, двигатели переменного тока могут производиться большей мощности, обеспечивая более высокие напряжения и скорости. Современные станки с ЧПУ, как правило, используют сервоприводы переменного тока, которые все чаще заменяют сервоприводы постоянного тока.
Асинхронный тип
Асинхронные серводвигатели переменного тока относятся к асинхронным двигателям переменного тока. Они доступны в трех-фазных и однофазных-версиях, а также с короткозамкнутым-замкнутым ротором и фазным-ротором, при этом трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым-замкнутым ротором- являются наиболее распространенными. Его конструкция проста: по сравнению с двигателем постоянного тока той же мощности он вдвое легче и всего на одну-треть дешевле. Недостаток заключается в том, что он не может экономически обеспечить плавное регулирование скорости в широком диапазоне и должен потреблять запаздывающий ток возбуждения из электросети. Это ухудшает коэффициент мощности сети.
Этот тип асинхронного серводвигателя переменного тока с короткозамкнутым ротором-просто называется асинхронным серводвигателем переменного тока и обозначается IM.
Синхронный тип: хотя синхронные серводвигатели переменного тока более сложны, чем асинхронные двигатели, они проще двигателей постоянного тока. Статор у него такой же, как у асинхронного двигателя, с симметричными трехфазными обмотками. Однако ротор различен, и в зависимости от конструкции ротора он делится на две основные категории: электромагнитные и не-электромагнитные. Не-электромагнитные синхронные двигатели подразделяются на гистерезисные, с постоянными магнитами и реактивные двигатели. Гистерезисные и реактивные синхронные двигатели имеют такие недостатки, как низкий КПД, низкий коэффициент мощности и ограниченные производственные мощности. Синхронные двигатели с постоянными магнитами в основном используются в станках с ЧПУ.
По сравнению с электромагнитными двигателями двигатели с постоянными магнитами имеют преимущества простой конструкции, надежности работы и более высокого КПД; Недостатками являются большие размеры и плохие пусковые характеристики. Однако за счет использования редкоземельных-магнитов с высокой остаточной намагниченностью и коэрцитивной силой синхронные двигатели с постоянными магнитами могут быть примерно вдвое меньше и на 60 % легче двигателей постоянного тока, при этом инерция ротора снижается до-пятой инерции двигателей постоянного тока. По сравнению с асинхронными двигателями они более эффективны за счет устранения потерь возбуждения и связанных с ними паразитных потерь, вызванных возбуждением постоянными магнитами. Кроме того, поскольку в них отсутствуют контактные кольца и щетки, необходимые для электромагнитных синхронных двигателей, их механическая надежность такая же, как и у асинхронных (асинхронных) двигателей, в то время как их коэффициент мощности значительно выше, что приводит к меньшим размерам синхронных двигателей с постоянными магнитами. Это связано с тем, что на малых скоростях асинхронные (асинхронные) двигатели из-за малого коэффициента мощности имеют гораздо большую полную мощность при той же отдаче активной мощности, а основные размеры двигателя определяются полной мощностью.