Krokové motoryLze jej použít pro regulaci rychlosti a polohování bez použití zpětnovazebních zařízení (tj. řízení s otevřenou smyčkou), takže toto řešení pohonu je ekonomické i spolehlivé. V automatizačních zařízeních a přístrojích se krokové pohony velmi široce používají. Mnoho uživatelů a technických pracovníků se však zabývá výběrem vhodného krokového motoru, jak dosáhnout nejlepšího výkonu krokového pohonu nebo má další otázky. Tento článek se zabývá výběrem krokových motorů a zaměřuje se na využití některých zkušeností s konstrukcí krokových motorů. Doufám, že popularizace krokových motorů v automatizačních zařízeních bude hrát roli.
1. Úvodkrokový motor
Krokový motor je také známý jako pulzní motor nebo krokový motor. Pokaždé, když se stav buzení změní podle vstupního pulzního signálu, se posune o určitý úhel a při nezměněném stavu buzení zůstává nehybný v určité poloze. To umožňuje krokovému motoru převést vstupní pulzní signál na odpovídající úhlový posun pro výstup. Řízením počtu vstupních pulzů můžete přesně určit úhlový posun výstupu pro dosažení nejlepšího umístění; a řízením frekvence vstupních pulzů můžete přesně řídit úhlovou rychlost výstupu a dosáhnout účelu regulace rychlosti. Koncem 60. let 20. století se objevila řada praktických krokových motorů a v posledních 40 letech došlo k rychlému rozvoji. Krokové motory se mohly kombinovat se stejnosměrnými motory, asynchronními motory a synchronními motory a staly se základním typem motoru. Existují tři typy krokových motorů: reaktivní (typ VR), s permanentními magnety (typ PM) a hybridní (typ HB). Hybridní krokový motor kombinuje výhody prvních dvou typů krokových motorů. Krokový motor se skládá z rotoru (jádro rotoru, permanentní magnety, hřídel, kuličková ložiska), statoru (vinutí, jádro statoru), předního a zadního koncového víka atd. Nejtypičtější dvoufázový hybridní krokový motor má stator s 8 velkými zuby, 40 malými zuby a rotor s 50 malými zuby; třífázový motor má stator s 9 velkými zuby, 45 malými zuby a rotor s 50 malými zuby.
2. Princip řízení
Ten/Ta/Tokrokový motorNelze jej přímo připojit k napájení ani přímo přijímat elektrické impulzní signály, musí být realizován prostřednictvím speciálního rozhraní - ovladače krokového motoru, aby mohl interagovat se zdrojem napájení a regulátorem. Ovladač krokového motoru se obecně skládá z prstencového rozdělovače a obvodu výkonového zesilovače. Kruhový dělič přijímá řídicí signály z regulátoru. Pokaždé, když je přijat impulzní signál, je výstup prstencového děliče jednou převeden, takže přítomnost nebo nepřítomnost a frekvence impulzního signálu mohou určit, zda je rychlost krokového motoru vysoká nebo nízká, zda zrychluje nebo zpomaluje při spuštění nebo zastavení. Kruhový rozdělovač musí také monitorovat směrový signál z regulátoru, aby určil, zda jsou přechody jeho výstupních stavů v kladném nebo záporném pořadí, a tím určil řízení krokového motoru.
3. Hlavní parametry
①Číslo bloku: hlavně 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86 atd.
②Fázový počet: počet cívek uvnitř krokového motoru, fázový počet krokového motoru se obecně rozlišuje mezi dvoufázovým, třífázovým a pětifázovým. Čína používá hlavně dvoufázové krokové motory, v některých případech se používají i třífázové. Japonsko častěji používá pětifázové krokové motory.
③Úhel kroku: odpovídající pulznímu signálu, úhlové posunutí otáčení rotoru motoru. Vzorec pro výpočet úhlu kroku krokového motoru je následující
Úhel kroku = 360° ÷ (2 mz)
m počet fází krokového motoru
Z počet zubů rotoru krokového motoru.
Podle výše uvedeného vzorce je úhel kroku dvoufázových, třífázových a pětifázových krokových motorů 1,8°, 1,2° a 0,72°.
④ Přídržný moment: je točivý moment statorového vinutí motoru při jmenovitém proudu, ale rotor se neotáčí, stator rotor zablokuje. Přídržný moment je nejdůležitějším parametrem krokových motorů a je hlavním základem pro výběr motoru.
⑤ Polohovací moment: je točivý moment potřebný k otáčení rotoru vnější silou, když motorem neprochází proud. Točivý moment je jedním z ukazatelů výkonu pro vyhodnocení motoru. Pokud jsou ostatní parametry stejné, čím menší je polohovací moment, tím menší je „štěrbinový efekt“, tím je výhodnější pro plynulý chod motoru při nízkých otáčkách. Frekvenční charakteristiky momentu: vztahují se především k prodlouženým frekvenčním charakteristikám momentu, motor stabilně pracuje při určitých otáčkách a dokáže odolat maximálnímu točivému momentu bez ztráty kroku. Křivka moment-frekvence se používá k popisu vztahu mezi maximálním točivým momentem a otáčkami (frekvencí) bez ztráty kroku. Křivka moment-frekvence je důležitým parametrem krokového motoru a je hlavním základem pro výběr motoru.
⑥ Jmenovitý proud: proud vinutí motoru potřebný k udržení jmenovitého momentu, efektivní hodnota
4. Výběr bodů
V průmyslových aplikacích se krokový motor používá s rychlostí až 600 ~ 1500 ot./min. Pro vyšší rychlost můžete zvážit pohon krokovým motorem s uzavřenou smyčkou nebo zvolit vhodnější servopohon s krokovým motorem (viz obrázek níže).
(1) Volba úhlu kroku
Podle počtu fází motoru existují tři druhy úhlů kroku: 1,8° (dvoufázový), 1,2° (třífázový) a 0,72° (pětifázový). Pětifázový úhel kroku má samozřejmě nejvyšší přesnost, ale jeho motor a ovladač jsou dražší, takže se v Číně používá jen zřídka. Kromě toho nyní běžné krokové ovladače používají technologii dělených pohonů. V níže uvedených 4 děleních je stále zaručena přesnost úhlu děleného kroku, takže pokud se vezmou v úvahu pouze indikátory přesnosti úhlu kroku, lze pětifázový krokový motor nahradit dvoufázovým nebo třífázovým krokovým motorem. Například při použití nějakého druhu vedení pro zatížení šroubu 5 mm, pokud je použit dvoufázový krokový motor a ovladač je nastaven na 4 dílky, počet impulzů na otáčku motoru je 200 x 4 = 800 a ekvivalent impulzu je 5 ÷ 800 = 0,00625 mm = 6,25 μm, tato přesnost může splňovat většinu požadavků aplikace.
(2) Volba statického momentu (přídržného momentu)
Mezi běžně používané mechanismy přenosu zatížení patří synchronní řemeny, vláknové tyče, ozubené hřebeny a pastorky atd. Zákazníci nejprve vypočítají zatížení svého stroje (zejména akcelerační moment plus třecí moment) převedené na požadovaný zatěžovací moment na hřídeli motoru. Poté, v závislosti na maximální rychlosti chodu požadované elektrickými květinami, se pro výběr vhodného přídržného momentu krokového motoru ① pro aplikaci s požadovanými otáčkami motoru 300 m/min nebo méně používají následující dva různé případy použití: pokud se zatížení stroje převádí na požadovaný zatěžovací moment hřídele motoru T1, pak se tento zatěžovací moment vynásobí bezpečnostním faktorem SF (obecně se uvádí jako 1,5–2,0), tj. požadovaným přídržným momentem krokového motoru Tn ②2. Pro aplikace vyžadující otáčky motoru 300 m/min nebo více: nastavte maximální otáčky Nmax, pokud se zatížení stroje převádí na hřídel motoru, požadovaný zatěžovací moment je T1, pak se tento zatěžovací moment vynásobí bezpečnostním faktorem SF (obvykle 2,5–3,5), čímž se získá přídržný moment Tn. Viz obrázek 4 a vyberte vhodný model. Poté použijte křivku moment-frekvence ke kontrole a porovnání: na křivce moment-frekvence odpovídá maximální rychlost Nmax požadovaná uživatelem maximálnímu ztracenému krokovému momentu T2, pak by maximální ztracený krokový moment T2 měl být o více než 20 % větší než T1. V opačném případě je nutné vybrat nový motor s větším točivým momentem a znovu zkontrolovat a porovnat podle křivky moment-frekvence nově vybraného motoru.
(3) Čím větší je číslo základny motoru, tím větší je přídržný moment.
(4) podle jmenovitého proudu vyberte odpovídající krokový ovladač.
Například jmenovitý proud motoru 57CM23 je 5 A, pak maximální povolený proud měniče musí být vyšší než 5 A (upozorňujeme, že se jedná o efektivní hodnotu, nikoli o špičkovou hodnotu). V opačném případě, pokud zvolíte maximální proud měniče pouze 3 A, maximální výstupní točivý moment motoru může být pouze asi 60 %!
5, zkušenosti s aplikací
(1) problém s nízkofrekvenční rezonancí krokového motoru
Dělení krokového pohonu je účinný způsob, jak snížit nízkofrekvenční rezonanci krokových motorů. Pod 150 ot./min je dělení pohonu velmi účinné při snižování vibrací motoru. Teoreticky platí, že čím větší je dělení, tím lepší je účinek na snížení vibrací krokového motoru, ale ve skutečnosti se dělení zvyšuje na 8 nebo 16 poté, co zlepšení účinku na snížení vibrací krokového motoru dosáhne extrémní úrovně.
V posledních letech se v tuzemsku i v zahraničí objevily na trhu krokové motory s anti-nízkofrekvenční rezonancí, například Leisai DM a DM-S řady produktů s anti-nízkofrekvenční rezonancí. Tato řada motorů využívá harmonickou kompenzaci, která prostřednictvím kompenzace amplitudového a fázového přizpůsobení výrazně snižuje nízkofrekvenční vibrace krokového motoru a dosahuje tak nízkých vibrací a hlučnosti.
(2) Vliv dělení krokových motorů na přesnost polohování
Obvod pohonu krokového motoru s rozdělením může nejen zlepšit plynulost pohybu zařízení, ale také účinně zlepšit přesnost polohování zařízení. Testy ukazují, že: V platformě synchronního řemenového pohonu s rozdělením krokového motoru 4 lze motor přesně polohovat v každém kroku.
Čas zveřejnění: 11. června 2023