Pemilihan motor stepper ing peralatan otomatisasi

Motor stepperbisa digunakake kanggo kontrol kecepatan lan kontrol posisi tanpa nggunakake piranti umpan balik (yaiku kontrol loop terbuka), mula solusi drive iki ekonomis lan dipercaya. Ing peralatan otomatisasi, instrumen, stepper drive wis digunakake kanthi wiyar. Nanging akeh pangguna personel teknis babagan carane milih motor stepper sing cocog, carane nggawe kinerja paling apik saka stepper drive utawa duwe pitakon liyane. Makalah iki mbahas babagan pilihan motor stepper, fokus ing aplikasi sawetara pengalaman teknik motor stepper, muga-muga populerisasi motor stepper ing peralatan otomatisasi nduweni peran ing referensi.

 

1. Pambuka sakamotor stepper

Motor stepper uga dikenal minangka motor pulsa utawa motor step. Motor iki maju kanthi sudut tartamtu saben-saben kahanan eksitasi diganti miturut sinyal pulsa input, lan tetep ora obah ing posisi tartamtu nalika kahanan eksitasi tetep ora owah. Iki ngidini motor stepper ngowahi sinyal pulsa input dadi pamindahan sudut sing cocog kanggo output. Kanthi ngontrol jumlah pulsa input, sampeyan bisa nemtokake kanthi akurat pamindahan sudut output kanggo entuk posisi sing paling apik; lan kanthi ngontrol frekuensi pulsa input, sampeyan bisa ngontrol kanthi akurat kecepatan sudut output lan entuk tujuan regulasi kecepatan. Ing pungkasan taun 1960-an, macem-macem motor stepper praktis muncul, lan 40 taun kepungkur wis ngalami perkembangan sing cepet. Motor stepper wis bisa nggabungake motor DC, motor asinkron, uga motor sinkron, dadi jinis motor dhasar. Ana telung jinis motor stepper: reaktif (tipe VR), magnet permanen (tipe PM) lan hibrida (tipe HB). Motor stepper hibrida nggabungake kaluwihan saka rong bentuk motor stepper pisanan. Motor stepper kasusun saka rotor (inti rotor, magnet permanen, poros, bantalan bal), stator (gulungan, inti stator), tutup ngarep lan mburi, lan liya-liyane. Motor stepper hibrida rong fase sing paling umum duwe stator kanthi 8 untu gedhe, 40 untu cilik lan rotor kanthi 50 untu cilik; motor telung fase duwe stator kanthi 9 untu gedhe, 45 untu cilik lan rotor kanthi 50 untu cilik.

 

2. Prinsip kontrol

Ingmotor stepperOra bisa disambungake langsung menyang catu daya, lan uga ora bisa nampa sinyal pulsa listrik langsung, kudu diwujudake liwat antarmuka khusus - driver motor stepper kanggo sesambungan karo catu daya lan controller. Driver motor stepper umume kasusun saka distributor dering, lan sirkuit penguat daya. Pembagi dering nampa sinyal kontrol saka controller. Saben sinyal pulsa ditampa, output saka pembagi dering diowahi sapisan, saengga anane utawa ora anane lan frekuensi sinyal pulsa bisa nemtokake apa kecepatan motor stepper dhuwur utawa endhek, nyepetake utawa nyuda kecepatan kanggo miwiti utawa mandheg. Distributor dering uga kudu ngawasi sinyal arah saka controller kanggo nemtokake apa transisi status output ana ing urutan positif utawa negatif, lan kanthi mangkono nemtokake kemudi motor stepper.

 

3. Parameter utama

①Nomer blok: umumé 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86, lan liya-liyané.

②Nomer fase: jumlah kumparan ing njero motor stepper, nomer fase motor stepper umume duwe rong fase, telung fase, lan limang fase. China utamane nggunakake motor stepper rong fase, telung fase uga duwe sawetara aplikasi. Jepang luwih asring nggunakake motor stepper limang fase.

③Sudut langkah: cocog karo sinyal pulsa, pamindahan sudut rotasi rotor motor. Rumus pitungan sudut langkah motor stepper kaya ing ngisor iki

Sudut langkah = 360° ÷ (2mz)

m jumlah fase motor stepper

Z cacahing untu rotor motor stepper.

Miturut rumus ing ndhuwur, sudut langkah motor stepper rong fase, telung fase, lan limang fase yaiku 1,8°, 1,2°, lan 0,72°.

④ Torsi sing ditahan: yaiku torsi saka gulungan stator motor liwat arus sing dirating, nanging rotor ora muter, stator ngunci rotor. Torsi sing ditahan minangka parameter sing paling penting saka motor stepper, lan minangka basis utama kanggo pilihan motor

⑤ Torsi posisi: yaiku torsi sing dibutuhake kanggo muter rotor nganggo gaya eksternal nalika motor ora ngliwati arus. Torsi minangka salah sawijining indikator kinerja kanggo ngevaluasi motor, ing kasus parameter liyane padha, torsi posisi sing luwih cilik tegese "efek slot" luwih cilik, luwih migunani kanggo kelancaran motor sing mlaku kanthi kecepatan rendah karakteristik frekuensi torsi: utamane nuduhake karakteristik frekuensi torsi sing ditarik, operasi motor sing stabil ing kecepatan tartamtu bisa tahan torsi maksimum tanpa kelangan langkah. Kurva momen-frekuensi digunakake kanggo njlentrehake hubungan antarane torsi maksimum lan kecepatan (frekuensi) tanpa kelangan langkah. Kurva frekuensi torsi minangka parameter penting motor stepper lan minangka basis utama kanggo pemilihan motor.

⑥ Arus sing dirating: arus gulungan motor sing dibutuhake kanggo njaga torsi sing dirating, nilai efektif

 

4. Pemilihan titik

Aplikasi industri sing digunakake ing kecepatan motor stepper nganti 600 ~ 1500rpm, kanthi kecepatan sing luwih dhuwur, sampeyan bisa nimbang drive motor stepper loop tertutup, utawa milih program servo drive sing luwih cocog kanggo langkah-langkah pemilihan motor stepper (deleng gambar ing ngisor iki).

 

(1) Pilihan sudut langkah

Miturut cacahing fase motor, ana telung jinis sudut langkah: 1,8° (rong fase), 1,2° (telung fase), 0,72° (lima fase). Mesthi wae, sudut langkah limang fase nduweni akurasi paling dhuwur nanging motor lan driver luwih larang, mula arang digunakake ing China. Kajaba iku, driver stepper utama saiki nggunakake teknologi drive subdivisi, ing 4 subdivisi ing ngisor iki, akurasi sudut langkah subdivisi isih bisa dijamin, mula yen indikator akurasi sudut langkah mung saka pertimbangan, motor stepper limang fase bisa diganti karo motor stepper rong fase utawa telung fase. Contone, ing aplikasi sawetara jinis kabel kanggo beban sekrup 5mm, yen motor stepping rong fase digunakake lan driver disetel ing 4 subdivisi, jumlah pulsa saben revolusi motor yaiku 200 x 4 = 800, lan ekivalen pulsa yaiku 5 ÷ 800 = 0,00625mm = 6,25μm, akurasi iki bisa nyukupi sebagian besar syarat aplikasi.

(2) Pilihan torsi statis (torsi penahan)

Mekanisme transmisi beban sing umum digunakake kalebu sabuk sinkron, batang filamen, rak lan pinion, lan liya-liyane. Pelanggan dhisik ngetung beban mesin (utamane torsi akselerasi ditambah torsi gesekan) sing diowahi dadi torsi beban sing dibutuhake ing poros motor. Banjur, miturut kecepatan mlaku maksimum sing dibutuhake dening kembang listrik, rong kasus panggunaan sing beda ing ngisor iki kanggo milih torsi penahan sing cocog saka motor stepper ① kanggo aplikasi kecepatan motor sing dibutuhake 300pm utawa kurang: yen beban mesin diowahi dadi torsi beban sing dibutuhake poros motor T1, mula torsi beban iki dikalikan karo faktor keamanan SF (umume dijupuk minangka 1.5-2.0), yaiku, torsi penahan motor stepper sing dibutuhake Tn ②2 kanggo Kanggo aplikasi sing mbutuhake kecepatan motor 300pm utawa luwih: setel kecepatan maksimum Nmax, yen beban mesin diowahi dadi poros motor, torsi beban sing dibutuhake yaiku T1, mula torsi beban iki dikalikan karo faktor keamanan SF (biasane 2.5-3.5), sing menehi torsi penahan Tn. Deloken Gambar 4 lan pilih model sing cocog. Banjur gunakake kurva frekuensi momen kanggo mriksa lan mbandhingake: ing kurva frekuensi momen, kecepatan maksimum Nmax sing dibutuhake pangguna cocog karo torsi langkah ilang maksimum T2, banjur torsi langkah ilang maksimum T2 kudu luwih saka 20% luwih gedhe tinimbang T1. Yen ora, perlu milih motor anyar kanthi torsi sing luwih gedhe, lan mriksa lan mbandhingake maneh miturut kurva frekuensi torsi motor sing nembe dipilih.

(3) Saya gedhe nomer basis motor, saya gedhe torsi penahan.

(4) miturut arus sing dirating kanggo milih driver stepper sing cocog.

Umpamane, arus sing dirating motor 57CM23 yaiku 5A, banjur sampeyan cocog karo arus maksimal sing diidinake drive sing luwih saka 5A (elinga yen iku nilai efektif tinimbang puncak), yen ora, yen sampeyan milih arus maksimal mung drive 3A, torsi output maksimal motor mung bisa udakara 60%!

5, pengalaman aplikasi

(1) masalah resonansi frekuensi rendah motor stepper

Penggerak stepper subdivisi minangka cara sing efektif kanggo nyuda resonansi frekuensi rendah motor stepper. Ing ngisor 150rpm, penggerak subdivisi efektif banget kanggo nyuda getaran motor. Secara teoritis, luwih gedhe subdivisi, luwih apik efek kanggo nyuda getaran motor stepper, nanging kahanan nyata yaiku subdivisi mundhak dadi 8 utawa 16 sawise efek perbaikan kanggo nyuda getaran motor stepper wis tekan ekstrem.

Ing taun-taun pungkasan, ana driver stepper resonansi anti-frekuensi rendah sing kadhaptar ing njero lan njaba negeri, produk seri DM, DM-S Leisai, teknologi resonansi anti-frekuensi rendah. Seri driver iki nggunakake kompensasi harmonik, liwat kompensasi pencocokan amplitudo lan fase, bisa nyuda getaran frekuensi rendah motor stepper, kanggo entuk operasi getaran rendah lan gangguan rendah motor.

(2) Dampak saka subdivisi motor stepper marang akurasi posisi

Sirkuit penggerak subdivisi motor stepper ora mung bisa ningkatake kelancaran gerakan piranti, nanging uga bisa ningkatake akurasi posisi peralatan kanthi efektif. Tes nuduhake yen: Ing platform gerakan penggerak sabuk sinkron, subdivisi motor stepper 4, motor bisa diposisikan kanthi akurat ing saben langkah.