Krokové motoryMôže sa použiť na reguláciu rýchlosti a reguláciu polohy bez použitia spätnoväzobných zariadení (t. j. riadenie s otvorenou slučkou), takže toto riešenie pohonu je ekonomické aj spoľahlivé. V automatizačných zariadeniach a prístrojoch sa krokové pohony veľmi široko používajú. Mnoho používateľov a technických pracovníkov sa však zaujíma o to, ako si vybrať vhodný krokový motor, ako dosiahnuť čo najlepší výkon krokového pohonu alebo majú ďalšie otázky. Tento článok sa zaoberá výberom krokových motorov so zameraním na využitie niektorých skúseností v oblasti inžinierstva krokových motorov. Dúfam, že popularizácia krokových motorov v automatizačných zariadeniach zohrá dôležitú úlohu.
1. Úvodkrokový motor
Krokový motor je tiež známy ako pulzný motor alebo krokový motor. Pri každej zmene budiacej fázy podľa vstupného impulzného signálu sa posunie o určitý uhol a pri zmene budiacej fázy zostáva nehybný v určitej polohe. To umožňuje krokovému motoru previesť vstupný impulzný signál na zodpovedajúci uhlový posun výstupu. Ovládaním počtu vstupných impulzov môžete presne určiť uhlový posun výstupu, aby ste dosiahli najlepšie umiestnenie; a ovládaním frekvencie vstupných impulzov môžete presne ovládať uhlovú rýchlosť výstupu a dosiahnuť účel regulácie rýchlosti. Koncom 60. rokov 20. storočia vzniklo množstvo praktických krokových motorov a za posledných 40 rokov došlo k ich rýchlemu rozvoju. Krokové motory sa mohli popri jednosmerných motoroch, asynchrónnych motoroch, ako aj synchrónnych motoroch stať základným typom motorov. Existujú tri typy krokových motorov: reaktívny (typ VR), s permanentnými magnetmi (typ PM) a hybridný (typ HB). Hybridný krokový motor kombinuje výhody prvých dvoch typov krokových motorov. Krokový motor sa skladá z rotora (jadro rotora, permanentné magnety, hriadeľ, guľôčkové ložiská), statora (vinutie, jadro statora), predného a zadného koncového krytu atď. Najtypickejší dvojfázový hybridný krokový motor má stator s 8 veľkými zubami, 40 malými zubami a rotor s 50 malými zubami; trojfázový motor má stator s 9 veľkými zubami, 45 malými zubami a rotor s 50 malými zubami.
2. Princíp riadenia
Ten/Tá/Tokrokový motorNedá sa priamo pripojiť k zdroju napájania ani priamo prijímať elektrické impulzné signály, musí sa realizovať prostredníctvom špeciálneho rozhrania - ovládača krokového motora, aby interagoval so zdrojom napájania a ovládačom. Ovládač krokového motora sa vo všeobecnosti skladá z prstencového rozdeľovača a obvodu výkonového zosilňovača. Kruhový delič prijíma riadiace signály z ovládača. Pri každom prijatí impulzného signálu sa výstup prstencového deliča raz prevedie, takže prítomnosť alebo neprítomnosť a frekvencia impulzného signálu môžu určiť, či je rýchlosť krokového motora vysoká alebo nízka, či sa zrýchľuje alebo spomaľuje pri spustení alebo zastavení. Kruhový rozdeľovač musí tiež monitorovať smerový signál z ovládača, aby určil, či sú prechody jeho výstupných stavov v kladnom alebo zápornom poradí, a tým určiť riadenie krokového motora.
3. Hlavné parametre
①Číslo bloku: hlavne 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86 atď.
②Fázový počet: počet cievok vo vnútri krokového motora, fázový počet krokového motora sa vo všeobecnosti rozlišuje medzi dvojfázovým, trojfázovým a päťfázovým. Čína používa hlavne dvojfázové krokové motory, v niektorých prípadoch sa používajú aj trojfázové. V Japonsku sa častejšie používajú päťfázové krokové motory.
③Uhol kroku: zodpovedajúci impulznému signálu, uhlový posun otáčania rotora motora. Vzorec na výpočet uhla kroku krokového motora je nasledujúci
Uhol kroku = 360° ÷ (2 mz)
m počet fáz krokového motora
Z je počet zubov rotora krokového motora.
Podľa vyššie uvedeného vzorca je uhol kroku dvojfázových, trojfázových a päťfázových krokových motorov 1,8°, 1,2° a 0,72°.
④ Prídržný moment: je krútiaci moment statorového vinutia motora počas menovitého prúdu, ale rotor sa neotáča, stator blokuje rotor. Prídržný moment je najdôležitejším parametrom krokových motorov a je hlavným základom pre výber motora.
⑤ Polohovací moment: je krútiaci moment potrebný na otáčanie rotora vonkajšou silou, keď motorom neprechádza prúd. Krútiaci moment je jedným z ukazovateľov výkonu motora. Ak sú ostatné parametre rovnaké, čím menší je polohovací moment, tým menší je „štrbinový efekt“, tým je výhodnejší pre plynulejší chod motora pri nízkych otáčkach. Frekvenčná charakteristika krútiaceho momentu: vzťahuje sa najmä na predĺženú frekvenčnú charakteristiku krútiaceho momentu, motor stabilne pracuje pri určitej rýchlosti a dokáže odolať maximálnemu krútiacemu momentu bez straty kroku. Krivka moment-frekvencia sa používa na opis vzťahu medzi maximálnym krútiacim momentom a rýchlosťou (frekvenciou) bez straty kroku. Krivka krútiaceho momentu-frekvencia je dôležitým parametrom krokového motora a je hlavným základom pre výber motora.
⑥ Menovitý prúd: prúd vinutia motora potrebný na udržanie menovitého krútiaceho momentu, efektívna hodnota
4. Výber bodov
V priemyselných aplikáciách sa krokový motor používa s rýchlosťou až 600 ~ 1500 ot./min. Pri vyšších rýchlostiach môžete zvážiť pohon krokovým motorom s uzavretou slučkou alebo zvoliť vhodnejší servopohon s krokovým motorom (pozri obrázok nižšie).
(1) Voľba uhla schodu
Podľa počtu fáz motora existujú tri druhy uhlových krokov: 1,8° (dvojfázový), 1,2° (trojfázový) a 0,72° (päťfázový). Samozrejme, päťfázový uhlový krok má najvyššiu presnosť, ale jeho motor a ovládač sú drahšie, takže sa v Číne používa zriedka. Okrem toho, bežné krokové ovládače teraz používajú technológiu deliacich pohonov, v 4 nižšie uvedených deleniach je stále možné zaručiť presnosť deliacich uhlov krokov, takže ak sa zohľadnia iba indikátory presnosti uhlových krokov, päťfázový krokový motor je možné nahradiť dvojfázovým alebo trojfázovým krokovým motorom. Napríklad pri použití nejakého druhu vedenia pre 5 mm skrutkové zaťaženie, ak sa použije dvojfázový krokový motor a ovládač je nastavený na 4 poddiely, počet impulzov na otáčku motora je 200 x 4 = 800 a ekvivalent impulzu je 5 ÷ 800 = 0,00625 mm = 6,25 μm, táto presnosť dokáže splniť väčšinu požiadaviek aplikácie.
(2) Výber statického krútiaceho momentu (udržiavacieho krútiaceho momentu)
Medzi bežne používané mechanizmy prenosu zaťaženia patria synchrónne remene, vláknové tyče, ozubené kolesá a pastorky atď. Zákazníci najprv vypočítajú zaťaženie svojho stroja (hlavne akceleračný krútiaci moment plus trecí krútiaci moment) prevedené na požadovaný zaťažovací krútiaci moment na hriadeli motora. Potom, podľa maximálnej prevádzkovej rýchlosti potrebnej pre elektrické kvety, sa na výber vhodného prídržného krútiaceho momentu krokového motora ① pre aplikáciu s požadovanou rýchlosťou motora 300 m/min alebo menej zvolia nasledujúce dva rôzne prípady použitia: ak sa zaťaženie stroja prevedie na požadovaný zaťažovací krútiaci moment T1 na hriadeli motora, potom sa tento zaťažovací krútiaci moment vynásobí bezpečnostným faktorom SF (zvyčajne sa berie ako 1,5 – 2,0), čo znamená požadovaný prídržný krútiaci moment krokového motora Tn ②2. Pre aplikácie vyžadujúce rýchlosť motora 300 m/min alebo viac: nastavte maximálnu rýchlosť Nmax, ak sa zaťaženie stroja prevedie na hriadeľ motora, požadovaný zaťažovací krútiaci moment je T1, potom sa tento zaťažovací krútiaci moment vynásobí bezpečnostným faktorom SF (zvyčajne 2,5 – 3,5), čím sa získa prídržný krútiaci moment Tn. Pozrite si obrázok 4 a vyberte vhodný model. Potom použite krivku moment-frekvencia na kontrolu a porovnanie: na krivke moment-frekvencia zodpovedá maximálna rýchlosť Nmax požadovaná používateľom maximálnemu stratenému krokovému krútiacemu momentu T2, potom by maximálny stratený krokový krútiaci moment T2 mal byť o viac ako 20 % väčší ako T1. V opačnom prípade je potrebné vybrať nový motor s väčším krútiacim momentom a znova skontrolovať a porovnať podľa krivky moment-frekvencia novovybraného motora.
(3) Čím väčšie je číslo základne motora, tým väčší je prídržný krútiaci moment.
(4) podľa menovitého prúdu vyberte zodpovedajúci krokový ovládač.
Napríklad, menovitý prúd motora 57CM23 je 5 A, potom maximálny povolený prúd pohonu musí byť vyšší ako 5 A (upozorňujeme, že ide o efektívnu hodnotu, nie o špičkovú), inak, ak zvolíte maximálny prúd pohonu iba 3 A, maximálny výstupný krútiaci moment motora môže byť iba okolo 60 %!
5, skúsenosti s aplikáciou
(1) problém s nízkofrekvenčnou rezonanciou krokového motora
Krokový pohon s delením je účinný spôsob, ako znížiť nízkofrekvenčnú rezonanciu krokových motorov. Pod 150 ot./min je delený pohon veľmi účinný pri znižovaní vibrácií motora. Teoreticky platí, že čím väčšie je delenie, tým lepší je účinok na zníženie vibrácií krokového motora, ale v skutočnosti sa delenie zvýši na 8 alebo 16, keď sa účinok zlepšenia vibrácií krokového motora dosiahne extrémne.
V posledných rokoch sa v tuzemsku aj v zahraničí objavili krokové motory s technológiou anti-low-frequency resonance, ako napríklad Leisai DM a DM-S série produktov. Táto séria motorov využíva harmonickú kompenzáciu, ktorá prostredníctvom kompenzácie amplitúdy a fázy dokáže výrazne znížiť nízkofrekvenčné vibrácie krokového motora a dosiahnuť tak nízke vibrácie a tichú prevádzku motora.
(2) Vplyv rozdelenia krokového motora na presnosť polohovania
Obvod pohonu krokového motora s delením môže nielen zlepšiť plynulosť pohybu zariadenia, ale tiež účinne zlepšiť presnosť polohovania zariadenia. Testy ukazujú, že: V platforme pohybu so synchrónnym remeňovým pohonom, krokový motor s delením 4, môže byť motor presne umiestnený v každom kroku.
Čas uverejnenia: 11. júna 2023