Koračni motoriMože se koristiti za regulaciju brzine i regulaciju pozicioniranja bez upotrebe uređaja s povratnom vezom (tj. upravljanje u otvorenoj petlji), pa je ovo rješenje pogona i ekonomično i pouzdano. U opremi za automatizaciju, koračni pogon se vrlo široko koristi. No, mnogi korisnici tehničkog osoblja imaju pitanja o tome kako odabrati odgovarajući koračni motor, kako postići najbolje performanse koračnog pogona ili imaju dodatnih pitanja. Ovaj rad raspravlja o odabiru koračnih motora, s naglaskom na primjeni nekih iskustava u inženjerstvu koračnih motora, te se nadam da će popularizacija koračnih motora u opremi za automatizaciju odigrati ulogu u referenci.
1. Uvod ukoračni motor
Koračni motor poznat je i kao pulsni motor ili koračni motor. Pomiče se za određeni kut svaki put kada se stanje pobude promijeni prema ulaznom pulsnom signalu i ostaje stacionaran na određenom položaju kada stanje pobude ostane nepromijenjeno. To omogućuje koračnom motoru da pretvori ulazni pulsni signal u odgovarajući kutni pomak za izlaz. Kontroliranjem broja ulaznih impulsa možete točno odrediti kutni pomak izlaza kako biste postigli najbolje pozicioniranje; a kontroliranjem frekvencije ulaznih impulsa možete točno kontrolirati kutnu brzinu izlaza i postići svrhu regulacije brzine. Krajem 1960-ih pojavili su se razni praktični koračni motori, a posljednjih 40 godina svjedočili su brzom razvoju. Koračni motori mogli su se kombinirati s istosmjernim motorima, asinkronim motorima, kao i sinkronim motorima, te su postali osnovni tip motora. Postoje tri vrste koračnih motora: reaktivni (VR tip), s permanentnim magnetom (PM tip) i hibridni (HB tip). Hibridni koračni motor kombinira prednosti prva dva oblika koračnog motora. Koračni motor sastoji se od rotora (jezgra rotora, permanentni magneti, osovina, kuglični ležajevi), statora (namot, jezgra statora), prednjeg i stražnjeg poklopca itd. Najtipičniji dvofazni hibridni koračni motor ima stator s 8 velikih zuba, 40 malih zuba i rotor s 50 malih zuba; trofazni motor ima stator s 9 velikih zuba, 45 malih zuba i rotor s 50 malih zuba.
2. Princip upravljanja
Thekoračni motorNe može se izravno spojiti na napajanje, niti može izravno primati električne impulsne signale, već se mora ostvariti putem posebnog sučelja - upravljačkog programa koračnog motora kako bi komunicirao s napajanjem i kontrolerom. Upravljački program koračnog motora općenito se sastoji od prstenastog razdjelnika i kruga pojačala snage. Prstenasti razdjelnik prima upravljačke signale iz kontrolera. Svaki put kada se primi impulsni signal, izlaz prstenastog razdjelnika se jednom pretvara, tako da prisutnost ili odsutnost i frekvencija impulsnog signala mogu odrediti je li brzina koračnog motora visoka ili niska, ubrzava li ili usporava pri pokretanju ili zaustavljanju. Prstenasti razdjelnik također mora pratiti signal smjera iz kontrolera kako bi utvrdio jesu li prijelazi njegovog izlaznog stanja u pozitivnom ili negativnom redoslijedu, te tako odrediti upravljanje koračnim motorom.
3. Glavni parametri
①Broj bloka: uglavnom 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86 itd.
②Broj faza: broj zavojnica unutar koračnog motora, broj faza koračnog motora općenito ima dvofazne, trofazne i petofazne. Kina uglavnom koristi dvofazne koračne motore, a trofazni također imaju neke primjene. Japan češće koristi petofazne koračne motore.
③Kut koraka: odgovara impulsnom signalu, kutni pomak rotacije rotora motora. Formula za izračun kuta koraka koračnog motora je sljedeća
Kut koraka = 360° ÷ (2mz)
m broj faza koračnog motora
Z je broj zuba rotora koračnog motora.
Prema gornjoj formuli, kut koraka dvofaznih, trofaznih i petfaznih koračnih motora iznosi 1,8°, 1,2° i 0,72° respektivno.
④ Moment držanja: je moment statorskog namota motora kroz nazivnu struju, ali se rotor ne okreće, stator blokira rotor. Moment držanja je najvažniji parametar koračnih motora i glavna je osnova za odabir motora.
⑤ Moment pozicioniranja: je moment potreban za okretanje rotora vanjskom silom kada motor ne prolazi struja. Moment je jedan od pokazatelja performansi za procjenu motora. U slučaju da su ostali parametri isti, što je manji moment pozicioniranja, to je manji "efekt utora", što je povoljnije za glatkoću rada motora pri maloj brzini. Frekvencijske karakteristike momenta: uglavnom se odnose na izdužene frekvencijske karakteristike momenta, motor stabilan rad pri određenoj brzini može podnijeti maksimalni moment bez gubitka koraka. Krivulja momenta i frekvencije koristi se za opis odnosa između maksimalnog momenta i brzine (frekvencije) bez gubitka koraka. Krivulja frekvencije momenta važan je parametar koračnog motora i glavna je osnova za odabir motora.
⑥ Nazivna struja: struja namota motora potrebna za održavanje nazivnog momenta, efektivna vrijednost
4. Odabir točaka
U industrijskim primjenama koračni motori se okreću do 600 ~ 1500 o/min, a za veće brzine možete razmotriti pogon koračnog motora u zatvorenoj petlji ili odabrati prikladniji program servo pogona za odabir koraka koračnog motora (vidi sliku ispod).
(1) Izbor kuta koraka
Prema broju faza motora, postoje tri vrste kuta koraka: 1,8° (dvofazni), 1,2° (trofazni), 0,72° (petofazni). Naravno, kut koraka s pet faza ima najveću točnost, ali su mu motor i upravljački program skuplji, pa se rijetko koristi u Kini. Osim toga, glavni upravljački programi koračnih motora sada koriste tehnologiju podjela pogona, u 4 pododjeljci ispod, točnost kuta koraka pododjeljnog pogona i dalje se može jamčiti, pa ako se uzmu u obzir samo indikatori točnosti kuta koraka, petofazni koračni motor može se zamijeniti dvofaznim ili trofaznim koračnim motorom. Na primjer, kod primjene neke vrste izvoda za opterećenje vijka od 5 mm, ako se koristi dvofazni koračni motor i upravljački program je postavljen na 4 pododjeljka, broj impulsa po okretu motora je 200 x 4 = 800, a ekvivalent impulsa je 5 ÷ 800 = 0,00625 mm = 6,25 μm, ova točnost može zadovoljiti većinu zahtjeva primjene.
(2) Odabir statičkog momenta (momenta držanja)
Uobičajeno korišteni mehanizmi za prijenos opterećenja uključuju sinkrone remene, niti s nitima, letve i zupčanike itd. Kupci prvo izračunavaju opterećenje svog stroja (uglavnom moment ubrzanja plus moment trenja) pretvoren u potreban moment opterećenja na osovini motora. Zatim, prema maksimalnoj brzini rada koju zahtijevaju električni cvjetovi, sljedeća dva različita slučaja upotrebe za odabir odgovarajućeg momenta držanja koračnog motora 1 za primjenu potrebne brzine motora od 300 pm ili manje: ako se opterećenje stroja pretvara u potreban moment opterećenja osovine motora T1, tada se taj moment opterećenja množi s faktorom sigurnosti SF (obično se uzima kao 1,5-2,0), odnosno potrebnim momentom držanja koračnog motora Tn 22 za primjene koje zahtijevaju brzinu motora od 300 pm ili više: postavite maksimalnu brzinu Nmax, ako se opterećenje stroja pretvara u osovinu motora, potreban moment opterećenja je T1, tada se taj moment opterećenja množi s faktorom sigurnosti SF (obično 2,5-3,5), što daje moment držanja Tn. Pogledajte sliku 4 i odaberite odgovarajući model. Zatim upotrijebite krivulju momenta i frekvencije za provjeru i usporedbu: na krivulji momenta i frekvencije, maksimalna brzina Nmax koju zahtijeva korisnik odgovara maksimalnom izgubljenom koraku momenta T2, tada bi maksimalni izgubljeni korak momenta T2 trebao biti više od 20% veći od T1. U suprotnom, potrebno je odabrati novi motor s većim momentom te ponovno provjeriti i usporediti prema krivulji momenta frekvencije novoodabranog motora.
(3) Što je veći bazni broj motora, to je veći moment držanja.
(4) prema nazivnoj struji odabrati odgovarajući upravljački program steppera.
Na primjer, nazivna struja motora 57CM23 je 5A, tada se maksimalna dopuštena struja pogona usklađuje s većom od 5A (imajte na umu da se radi o efektivnoj vrijednosti, a ne o vršnoj), inače, ako odaberete maksimalnu struju pogona od samo 3A, maksimalni izlazni moment motora može biti samo oko 60%!
5, iskustvo u primjeni
(1) problem rezonancije niske frekvencije koračnog motora
Podjelba koračnog pogona učinkovit je način smanjenja niskofrekventne rezonancije koračnih motora. Ispod 150 o/min, podjelba pogona vrlo je učinkovita u smanjenju vibracija motora. Teoretski, što je veća podjelba, to je bolji učinak na smanjenje vibracija koračnog motora, ali stvarna situacija je da se podjelba povećava na 8 ili 16 nakon što je učinak poboljšanja na smanjenje vibracija koračnog motora dosegao ekstrem.
Posljednjih godina, u zemlji i inozemstvu pojavili su se Leisaijev DM i DM-S serija proizvoda s anti-niskofrekventnom rezonancijom, tehnologija anti-niskofrekventne rezonancije. Ova serija upravljačkih programa koristi harmonijsku kompenzaciju, koja putem kompenzacije amplitude i faznog usklađivanja može uvelike smanjiti niskofrekventne vibracije koračnog motora, postižući niske vibracije i nisku buku u radu motora.
(2) Utjecaj podjele koračnih motora na točnost pozicioniranja
Pogonski krug podjele koračnog motora ne samo da može poboljšati glatkoću kretanja uređaja, već i učinkovito poboljšati točnost pozicioniranja opreme. Ispitivanja pokazuju da: U platformi za sinkroni remenski pogon, podjele koračnog motora 4, motor se može precizno pozicionirati u svakom koraku.
Vrijeme objave: 11. lipnja 2023.