Kao aktuator,koračni motorje jedan od ključnih proizvoda mehatronike, koji se široko koristi u raznim sustavima automatizacije upravljanja. Razvojem mikroelektronike i računalne tehnologije, potražnja za koračnim motorima raste iz dana u dan, a koriste se u raznim nacionalnim gospodarskim područjima.
01 Što jekoračni motor
Koračni motor je elektromehanički uređaj koji izravno pretvara električne impulse u mehaničko gibanje. Kontroliranjem slijeda, frekvencije i broja električnih impulsa primijenjenih na zavojnicu motora, može se kontrolirati upravljanje, brzina i kut rotacije koračnog motora. Bez upotrebe sustava upravljanja s povratnom vezom u zatvorenoj petlji s detekcijom položaja, precizna kontrola položaja i brzine može se postići korištenjem jednostavnog, jeftinog sustava upravljanja u otvorenoj petlji koji se sastoji od koračnog motora i njegovog pratećeg upravljačkog sklopa.
02 koračni motorosnovna struktura i princip rada
Osnovna struktura：
Princip rada: upravljački program koračnog motora, prema vanjskom upravljačkom impulsu i signalu smjera, putem svog unutarnjeg logičkog kruga, upravlja namotima koračnog motora u određenom vremenskom slijedu, pod naponom naprijed ili natrag, tako da se motor okreće naprijed/natrag ili blokira.
Uzmimo za primjer dvofazni koračni motor od 1,8 stupnjeva: kada su oba namota pod naponom i pobuđena, izlazna osovina motora bit će nepomična i blokirana u položaju. Maksimalni moment koji će držati motor blokiranim na nazivnoj struji je moment držanja. Ako se struja u jednom od namota preusmjeri, motor će se okrenuti za jedan korak (1,8 stupnjeva) u zadanom smjeru.
Slično tome, ako struja u drugom namotu promijeni smjer, motor će se okrenuti za jedan korak (1,8 stupnjeva) u suprotnom smjeru od prethodnog. Kada se struje kroz namote zavojnice sekvencijalno preusmjere na pobudu, motor će se okretati u kontinuiranom koraku u zadanom smjeru s vrlo visokom točnošću. Za 1,8 stupnjeva dvofaznog koračnog motora, rotacija od tjednog namota traje 200 koraka.
Dvofazni koračni motori imaju dvije vrste namota: bipolarne i unipolarne. Bipolarni motori imaju samo jednu zavojnicu namota po fazi, motor kontinuirano rotira struju u istoj zavojnici kako bi se sekvencijalno promjenjivo uzbuđivanje, dizajn pogonskog kruga zahtijeva osam elektroničkih prekidača za sekvencijalno prebacivanje.
Unipolarni motori imaju dvije zavojnice namota suprotnog polariteta na svakoj fazi, a motor
kontinuirano se okreće naizmjeničnim napajanjem dvaju namotaja na istoj fazi.
Pogonski krug je dizajniran tako da zahtijeva samo četiri elektronička prekidača. U bipolarnom
U načinu rada pogona, izlazni moment motora se povećava za oko 40% u usporedbi s
unipolarni način rada jer su zavojnice namota svake faze 100% pobuđene.
03, Opterećenje koračnog motora
A. Moment opterećenja (Tf)
Tf = G * r
G: Težina tereta
r: polumjer
B. Inercijsko opterećenje (TJ)
TJ = J * dw/dt
J = M * (R12 + R22) / 2 (kg * cm)
M: Masa tereta
R1: Polumjer vanjskog prstena
R2: Polumjer unutarnjeg prstena
dω/dt: Kutno ubrzanje
04, krivulja brzine i momenta koračnog motora
Krivulja brzine i momenta važan je izraz izlaznih karakteristika koračnog motora.
motori.
A. Točka radne frekvencije koračnog motora
Vrijednost brzine koračnog motora u određenom trenutku.
n = q * Hz / (360 * D)
n: okretaji/sek
Hz: Vrijednost frekvencije
D: Vrijednost interpolacije pogonskog kruga
q: kut koraka koračnog motora
Na primjer, koračni motor s kutom nagiba od 1,8°, s pogonom interpolacije 1/2(tj. 0,9° po koraku), ima brzinu od 1,25 r/s pri radnoj frekvenciji od 500 Hz.
B. Područje samopokretanja koračnog motora
Područje gdje se koračni motor može izravno pokrenuti i zaustaviti.
C. Područje kontinuiranog rada
U ovom području, koračni motor se ne može izravno pokrenuti ili zaustaviti. Koračni motori uovo područje prvo mora proći kroz područje samopokretanja, a zatim se ubrzati kako bi se dosegloradno područje. Slično tome, koračni motor u ovom području ne može se izravno kočiti,inače je lako izazvati poremećaj koračnog motora, prvo ga je potrebno usporiti dopodručje samopokretanja, a zatim zakočio.
D. Maksimalna frekvencija pokretanja koračnog motora
Stanje motora u praznom hodu, kako bi se osiguralo da koračni motor ne izgubi korakni radmaksimalna frekvencija impulsa.
E. Maksimalna radna frekvencija koračnog motora
Maksimalna frekvencija impulsa pri kojoj se motor uzbuđuje za rad bez gubitka korakabez opterećenja.
F. Početni moment / moment uvlačenja koračnog motora
Da bi se koračni motor pokrenuo i počeo raditi u određenoj frekvenciji impulsa, bezgubljenje koraka maksimalnog momenta opterećenja.
G. Moment rada/moment uvlačenja koračnog motora
Maksimalni moment opterećenja koji zadovoljava stabilan rad koračnog motora priodređena frekvencija impulsa bez gubitka koraka.
05 Upravljanje ubrzanjem/usporavanjem koračnim motorom
Kada se radna frekvencija koračnog motora nalazi u krivulji brzine i momenta kontinuiranogpodručje rada, kako skratiti ubrzanje ili usporavanje pokretanja ili zaustavljanja motoravrijeme, tako da motor radi dulje u najboljem stanju brzine, čime se povećavaefektivno vrijeme rada motora je vrlo kritično.
Kao što je prikazano na donjoj slici, krivulja dinamičke karakteristike momenta koračnog motora jehorizontalna ravna linija pri maloj brzini; pri velikoj brzini krivulja se eksponencijalno smanjujezbog utjecaja induktiviteta.
Znamo da je opterećenje koračnog motora TL, pretpostavimo da želimo ubrzati od F0 do F1 zanajkraće vrijeme (tr), kako izračunati najkraće vrijeme tr?
(1) Normalno, TJ = 70% Tm
(2) tr = 1,8 * 10⁻⁶ * J * q * (F1-F0)/(TJ -TL)
(3) F (t) = (F1-F0) * t/tr + F0, 0
B. Eksponencijalno ubrzanje pri velikim brzinama
(1) Normalno
TJ0 = 70%Tm0
TJ1 = 70%Tm1
TL = 60%Tm1
(2)
tr = F4 * U [(TJ 0-TL)/(TJ 1-TL)]
(3)
F (t) = F2 * [1 - e^(-t/F4)] + F0, 0
F2 = (TL-TJ 0) * (F1-F0)/TJ 1-TJ 0)
F4 = 1,8 * 10-5 * J * q * F2/(TJ 0-TL)
Bilješke.
J označava rotacijsku inerciju rotora motora pod opterećenjem.
q je kut rotacije svakog koraka, što je kut koraka koračnog motora u
slučaj cijelog pogona.
U operaciji usporavanja, samo obrnite gore navedenu frekvenciju impulsa ubrzanja.
izračunato.
06 vibracije i buka koračnog motora
Općenito govoreći, koračni motor u radu bez opterećenja, kada je radna frekvencija motoraje blizu ili jednaka inherentnoj frekvenciji rotora motora, rezonirat će, ozbiljna ćejavlja se fenomen neusklađenosti.
Nekoliko rješenja za rezonancu:
A. Izbjegavajte zonu vibracija: kako radna frekvencija motora ne bi pala unutarraspon vibracija
B. Usvojite način rada pogona s podjelom: Koristite način rada s mikrokoracima za smanjenje vibracija
podjela izvornog jednog koraka na više koraka kako bi se povećala razlučivost svakog od njih
korak motora. To se može postići podešavanjem omjera faze i struje motora.
Mikrokorak ne povećava točnost kuta koraka, ali ubrzava motor.
glatko i s manje buke. Okretni moment je općenito 15% niži za rad u polukoraku
nego za rad s punim korakom, a 30% niže za regulaciju struje sinusnog vala.
Vrijeme objave: 09. studenog 2022.