Pemilihan motor stepper dalam peralatan automasi

Motor stepperboleh digunakan untuk kawalan kelajuan dan kawalan kedudukan tanpa menggunakan peranti maklum balas (iaitu kawalan gelung terbuka), jadi penyelesaian pemacu ini menjimatkan dan boleh dipercayai. Dalam peralatan automasi, instrumen, pemacu stepper telah digunakan secara meluas. Tetapi ramai pengguna kakitangan teknikal tentang cara memilih motor stepper yang sesuai, bagaimana untuk membuat prestasi terbaik pemacu stepper atau mempunyai lebih banyak soalan. Kertas kerja ini membincangkan pemilihan motor stepper, memberi tumpuan kepada aplikasi beberapa pengalaman kejuruteraan motor stepper, saya berharap bahawa pempopularan motor stepper dalam peralatan automasi untuk memainkan peranan dalam rujukan.

 

1、Pengenalanmotor stepper

Motor stepper juga dikenali sebagai motor nadi atau motor langkah. Ia maju mengikut sudut tertentu setiap kali keadaan pengujaan diubah mengikut isyarat nadi input, dan kekal pegun pada kedudukan tertentu apabila keadaan pengujaan kekal tidak berubah. Ini membolehkan motor stepper menukar isyarat nadi input kepada anjakan sudut yang sepadan untuk output. Dengan mengawal bilangan denyutan input anda boleh menentukan dengan tepat anjakan sudut output untuk mencapai kedudukan terbaik; dan dengan mengawal kekerapan denyutan input anda boleh mengawal kelajuan sudut output dengan tepat dan mencapai tujuan pengawalan kelajuan. Pada akhir 1960-an, pelbagai motor stepper praktikal telah wujud, dan 40 tahun yang lalu telah menyaksikan perkembangan pesat. Motor stepper telah mampu untuk motor DC, motor tak segerak, serta motor segerak di samping, menjadi jenis asas motor. Terdapat tiga jenis motor stepper: reaktif (jenis VR), magnet kekal (jenis PM) dan hibrid (jenis HB). Motor stepper hibrid menggabungkan kelebihan dua bentuk motor stepper pertama. Motor stepper terdiri daripada pemutar (teras pemutar, magnet kekal, aci, galas bebola), pemegun (penggulungan, teras pemegun), penutup hujung depan dan belakang, dsb. Motor stepper hibrid dua fasa yang paling tipikal mempunyai pemegun dengan 8 gigi besar, 40 gigi kecil dan pemutar dengan 50 gigi kecil; motor tiga fasa mempunyai stator dengan 9 gigi besar, 45 gigi kecil dan rotor dengan 50 gigi kecil

 

2、Prinsip kawalan

Themotor steppertidak boleh disambungkan terus kepada bekalan kuasa, dan ia juga tidak boleh menerima isyarat nadi elektrik secara langsung, ia mesti direalisasikan melalui antara muka khas - pemandu motor stepper untuk berinteraksi dengan bekalan kuasa dan pengawal. Pemacu motor stepper biasanya terdiri daripada pengedar cincin, dan litar penguat kuasa. Pembahagi cincin menerima isyarat kawalan daripada pengawal. Setiap kali isyarat nadi diterima output pembahagi cincin ditukar sekali, jadi kehadiran atau ketiadaan dan kekerapan isyarat nadi boleh menentukan sama ada kelajuan motor pelangkah tinggi atau rendah, memecut atau menyahpecutan untuk memulakan atau berhenti. Pengedar cincin juga mesti memantau isyarat arah daripada pengawal untuk menentukan sama ada peralihan keadaan keluarannya berada dalam susunan positif atau negatif, dan dengan itu menentukan stereng motor stepper.

 

3、Parameter utama

①Nombor blok: terutamanya 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86, dsb.

②Nombor fasa: bilangan gegelung di dalam motor stepper, nombor fasa motor stepper umumnya mempunyai dua fasa, tiga fasa, lima fasa. China menggunakan motor stepper dua fasa terutamanya, tiga fasa juga mempunyai beberapa aplikasi. Jepun lebih kerap menggunakan motor stepper lima fasa

③Sudut langkah: sepadan dengan isyarat nadi, anjakan sudut putaran pemutar motor. Formula pengiraan sudut langkah motor stepper adalah seperti berikut

Sudut langkah = 360° ÷ (2mz)

m bilangan fasa motor stepper

Z bilangan gigi pemutar motor stepper.

Mengikut formula di atas, sudut langkah bagi motor stepper dua fasa, tiga fasa dan lima fasa ialah 1.8°, 1,2° dan 0.72° masing-masing

④ Memegang tork: ialah tork penggulungan stator motor melalui arus undian, tetapi pemutar tidak berputar, pemegun mengunci pemutar. Memegang tork adalah parameter terpenting motor stepper, dan merupakan asas utama untuk pemilihan motor

⑤ Tork penentududukan: ialah daya kilas yang diperlukan untuk memutar pemutar dengan daya luar apabila motor tidak melepasi arus. Tork adalah salah satu penunjuk prestasi untuk menilai motor, dalam kes parameter lain adalah sama, lebih kecil tork kedudukan bermakna bahawa "kesan slot" adalah lebih kecil, lebih bermanfaat untuk kelancaran motor berjalan pada ciri frekuensi tork kelajuan rendah: terutamanya merujuk kepada ciri frekuensi tork yang dikeluarkan, motor stabil tanpa operasi tork pada kelajuan maksimum tin. Keluk frekuensi momen digunakan untuk menerangkan hubungan antara tork maksimum dan kelajuan (frekuensi) tanpa kehilangan langkah. Keluk frekuensi tork adalah parameter penting motor stepper dan merupakan asas utama untuk pemilihan motor.

⑥ Arus berkadar: arus belitan motor yang diperlukan untuk mengekalkan tork undian, nilai berkesan

 

4、Memilih mata

Aplikasi industri yang digunakan dalam kelajuan motor stepper sehingga 600 ~ 1500rpm, kelajuan yang lebih tinggi, anda boleh mempertimbangkan pemacu motor stepper gelung tertutup, atau pilih langkah pemilihan motor stepper program pemacu servo yang lebih sesuai (lihat rajah di bawah).

 

(1) Pilihan sudut langkah

Mengikut bilangan fasa motor, terdapat tiga jenis sudut langkah: 1.8° (dua fasa), 1.2° (tiga fasa), 0.72° (lima fasa). Sudah tentu, sudut langkah lima fasa mempunyai ketepatan tertinggi tetapi motor dan pemandunya lebih mahal, jadi ia jarang digunakan di China. Di samping itu, pemacu stepper arus perdana kini menggunakan teknologi pemacu subdivision, dalam 4 subdivision di bawah, ketepatan sudut langkah subbahagian masih boleh dijamin, jadi jika penunjuk ketepatan sudut langkah sahaja dari pertimbangan, motor stepper lima fasa boleh digantikan dengan motor stepper dua fasa atau tiga fasa. Sebagai contoh, dalam penggunaan beberapa jenis plumbum untuk beban skru 5mm, jika motor loncatan dua fasa digunakan dan pemandu ditetapkan pada 4 subbahagian, bilangan denyutan bagi setiap pusingan motor ialah 200 x 4 = 800, dan setara nadi ialah 5 ÷ 800 = 0.00625mm boleh memenuhi keperluan paling banyak μm = 6.25mm ini.

(2) Pemilihan tork statik (menahan tork).

Mekanisme penghantaran beban yang biasa digunakan termasuk tali pinggang segerak, bar filamen, rak dan pinion, dsb. Pelanggan terlebih dahulu mengira beban mesin mereka (terutamanya tork pecutan ditambah tork geseran) ditukar kepada tork beban yang diperlukan pada aci motor. Kemudian, mengikut kelajuan larian maksimum yang diperlukan oleh bunga elektrik, dua kes penggunaan berbeza berikut untuk memilih tork pegangan yang sesuai bagi motor stepper ① untuk penggunaan kelajuan motor yang diperlukan 300pm atau kurang: jika beban mesin ditukar kepada aci motor yang memerlukan tork beban T1, maka tork beban ini diambil secara SF.2 (1.5 faktor keselamatan), faktor keselamatan itu didarab dengan SF.2. ialah, tork pegangan motor stepper yang diperlukan Tn ②2 untuk Untuk aplikasi yang memerlukan kelajuan motor 300pm atau lebih: tetapkan kelajuan maksimum Nmax, jika beban mesin ditukar kepada aci motor, tork beban yang diperlukan ialah T1, maka tork beban ini didarabkan dengan faktor keselamatan SF (biasanya 2.5-3 holding). Rujuk Rajah 4 dan pilih model yang sesuai. Kemudian gunakan lengkung frekuensi momen untuk menyemak dan membandingkan: pada lengkung frekuensi momen, kelajuan maksimum Nmax yang diperlukan oleh pengguna sepadan dengan tork langkah maksimum yang hilang T2, maka tork langkah maksimum yang hilang T2 hendaklah lebih daripada 20% lebih besar daripada T1. Jika tidak, adalah perlu untuk memilih motor baharu dengan tork yang lebih besar, dan semak dan bandingkan semula mengikut lengkung frekuensi tork motor yang baru dipilih.

(3) Lebih besar nombor asas motor, lebih besar tork pegangan.

(4) mengikut arus undian untuk memilih pemacu stepper yang sepadan.

Sebagai contoh, arus undian bagi motor 57CM23 ialah 5A, kemudian anda memadankan arus maksimum yang dibenarkan pemacu lebih daripada 5A (sila ambil perhatian bahawa ia adalah nilai berkesan dan bukannya puncak), sebaliknya jika anda memilih arus maksimum hanya pemacu 3A, tork keluaran maksimum motor hanya boleh menjadi kira-kira 60%!

5, pengalaman permohonan

(1) masalah resonans frekuensi rendah motor stepper

Pemacu stepper subbahagian ialah cara yang berkesan untuk mengurangkan resonans frekuensi rendah motor stepper. Di bawah 150rpm, pemacu pembahagian adalah sangat berkesan dalam mengurangkan getaran motor. Secara teorinya, lebih besar subbahagian, lebih baik kesan untuk mengurangkan getaran motor stepper, tetapi keadaan sebenar ialah subbahagian meningkat kepada 8 atau 16 selepas kesan penambahbaikan terhadap mengurangkan getaran motor stepper telah mencapai tahap melampau.

Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, terdapat pemacu stepper resonans anti-frekuensi rendah yang disenaraikan di dalam dan luar negara, siri produk DM, DM-S Leisai, teknologi resonans anti-frekuensi rendah. Siri pemandu ini menggunakan pampasan harmonik, melalui pampasan padanan amplitud dan fasa, dapat mengurangkan getaran frekuensi rendah motor stepper, untuk mencapai getaran rendah dan operasi hingar rendah motor.

(2) Kesan pembahagian motor stepper terhadap ketepatan kedudukan

Litar pemacu subbahagian motor stepper bukan sahaja dapat meningkatkan kelancaran pergerakan peranti, tetapi juga dapat meningkatkan ketepatan kedudukan peralatan dengan berkesan. Ujian menunjukkan bahawa:Dalam platform gerakan pacuan tali pinggang segerak, subbahagian motor stepper 4, motor boleh diletakkan dengan tepat pada setiap langkah.