Működtetőként,léptetőmotora mechatronika egyik kulcsfontosságú terméke, amelyet széles körben használnak különféle automatizálási vezérlőrendszerekben. A mikroelektronika és a számítástechnika fejlődésével a léptetőmotorok iránti kereslet napról napra növekszik, és ezeket a nemzetgazdaság különböző területein alkalmazzák.
01 Mi az aléptetőmotor
A léptetőmotor egy elektromechanikus eszköz, amely közvetlenül alakítja át az elektromos impulzusokat mechanikus mozgássá. A motortekercsre adott elektromos impulzusok sorrendjének, frekvenciájának és számának szabályozásával szabályozható a léptetőmotor kormányzása, sebessége és forgási szöge. Zárt hurkú visszacsatolásos vezérlőrendszer használata nélkül, pozícióérzékeléssel, precíz pozíció- és sebességszabályozás érhető el egy egyszerű, alacsony költségű, nyílt hurkú vezérlőrendszerrel, amely egy léptetőmotorból és a hozzá tartozó meghajtóból áll.
02 léptetőmotoralapvető szerkezet és működési elv
Alapvető szerkezet:
Működési elv: A léptetőmotor-meghajtó a külső vezérlőimpulzus és irányjel alapján a belső logikai áramkörén keresztül egy bizonyos időzítési sorrendben előre vagy hátra feszültség alatt vezérli a léptetőmotor tekercseit, így a motor előre/hátra forog, vagy reteszelődik.
Vegyük például egy 1,8 fokos kétfázisú léptetőmotort: amikor mindkét tekercs gerjesztett és gerjesztett, a motor kimenő tengelye álló és rögzített helyzetben van. A maximális nyomaték, amely a motort a névleges áramnál rögzítve tartja, a tartónyomaték. Ha az egyik tekercsben folyó áramot átirányítják, a motor egy lépést (1,8 fokot) elfordul az adott irányba.
Hasonlóképpen, ha a másik tekercsben folyó áram iránya megváltozik, a motor egy lépéssel (1,8 fokkal) az előbbivel ellentétes irányba forog. Amikor a tekercs tekercsén átfolyó áramokat szekvenciálisan gerjesztésre irányítják át, a motor folyamatos lépésben forog az adott irányban, nagyon nagy pontossággal. Egy kétfázisú léptetőmotor 1,8 fokos fordulatához egy hét forgása 200 lépést igényel.
A kétfázisú léptetőmotoroknak kétféle tekercselése van: bipoláris és unipoláris. A bipoláris motoroknak fázisonként csak egy tekercselése van, a motor folyamatosan forog, az áram ugyanabban a tekercsben szekvenciálisan változtatható gerjesztésű, a meghajtó áramkör kialakítása nyolc elektronikus kapcsolót igényel a szekvenciális kapcsolásokhoz.
Az unipoláris motoroknak minden fázison két ellentétes polaritású tekercsük van, és a motor
folyamatosan forog azáltal, hogy felváltva feszültséget biztosít a két tekercsnek ugyanazon a fázison.
A meghajtó áramkör úgy van kialakítva, hogy csak négy elektronikus kapcsolót igényeljen. A bipoláris áramkörben
hajtásmódban a motor kimeneti nyomatéka körülbelül 40%-kal nő a hagyományos
unipoláris hajtási mód, mivel az egyes fázisok tekercselési tekercsei 100%-ban gerjesztettek.
03, Léptetőmotor terhelése
A. Nyomatéki terhelés (Tf)
Tf = G * r
G: Teherbírás
r: sugár
B. Tehetetlenségi terhelés (TJ)
TJ = J * dw/dt
J = M * (R12+R22) / 2 (kg * cm)
M: Teher tömege
R1: A külső gyűrű sugara
R2: A belső gyűrű sugara
dω/dt: Szöggyorsulás
04, léptetőmotor sebesség-nyomaték görbéje
A sebesség-nyomaték görbe a léptetőmotor kimeneti jellemzőinek fontos kifejezője.
motorok.
A. Léptetőmotor üzemi frekvenciapontja
A léptetőmotor sebességértéke egy adott ponton.
n = q * Hz / (360 * D)
n: fordulat/másodperc
Hz: Frekvenciaérték
D: Meghajtó áramkör interpolációs értéke
q: léptetőmotor lépésszöge
Például egy 1,8°-os osztásszögű léptetőmotor, 1/2 interpolációs hajtással(azaz 0,9° lépésenként), sebessége 1,25 r/s 500 Hz üzemi frekvencián.
B. Léptetőmotor önindító területe
Az a terület, ahol a léptetőmotor közvetlenül elindítható és leállítható.
C. Folyamatos üzemi terület
Ezen a területen a léptetőmotor nem indítható el vagy állítható le közvetlenül. Léptetőmotorok aennek a területnek először át kell haladnia az önindító zónán, majd fel kell gyorsulnia, hogy elérje aműködési terület. Hasonlóképpen, a léptetőmotor ebben a területen nem fékezhető közvetlenül,különben könnyen előfordulhat, hogy a léptetőmotor kiesik a lépésből, először le kell lassítaniaz önindító zónában, majd fékezett.
D. Léptetőmotor maximális indítási frekvenciája
A motor terhelés nélküli állapota biztosítja, hogy a léptetőmotor ne veszítse el a léptetőműködésétmaximális impulzusfrekvencia.
E. Léptetőmotor maximális üzemi frekvenciája
A maximális impulzusfrekvencia, amellyel a motor gerjesztve indul el anélkül, hogy egyetlen lépést is elveszítene.terhelés nélkül.
F. Léptetőmotor indítónyomatéka / behúzónyomatéka
Ahhoz, hogy a léptetőmotor egy bizonyos impulzusfrekvencián megfeleljen az indításhoz és a működés megkezdéséhez, anélkül, hogya maximális terhelési nyomaték lépéseinek elvesztése.
G. Léptetőmotor üzemi nyomatéka/behúzási nyomatéka
A léptetőmotor stabil működését biztosító maximális terhelési nyomatékbizonyos impulzusfrekvenciát lépésveszteség nélkül.
05 Léptetőmotoros gyorsítás/lassítás mozgásvezérlés
Amikor a léptetőmotor üzemi frekvenciája a folyamatos sebesség-nyomaték görbéjén találhatóműködési tartomány, hogyan lehet lerövidíteni a motor indítási vagy leállítási gyorsulását vagy lassításátidőt, így a motor hosszabb ideig fut a legjobb sebességfokozatban, ezáltal növelve aA motor effektív futási ideje rendkívül fontos.
Amint az az alábbi ábrán látható, a léptetőmotor dinamikus nyomaték jelleggörbéje a következő:alacsony sebességnél vízszintes egyenes vonal; nagy sebességnél a görbe exponenciálisan csökkenaz induktivitás hatása miatt.
Tudjuk, hogy a léptetőmotor terhelése TL, tegyük fel, hogy F0-ról F1-re akarunk gyorsítania legrövidebb idő (tr), hogyan kell kiszámítani a legrövidebb tr időt?
(1) Normális esetben a TJ = a Tm 70%-a
(2) tr = 1,8 * 10⁻⁶ * J * q * (F1-F0)/(TJ -TL)
(3) F (t) = (F1-F0) * t/tr + F0, 0
B. Exponenciális gyorsulás nagy sebességű körülmények között
(1) Normális esetben
TJ0 = 70% Tm0
TJ1 = 70% Tm1
TL = 60% Tm1
(2)
tr = F4 * In [(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)
Jegyzetek.
J a motor forgórészének forgási tehetetlenségét jelzi terhelés alatt.
q az egyes lépések forgásszöge, amely a léptetőmotor lépésszöge a
az egész meghajtó esetében.
Lassítási művelet során csak fordítsa meg a fenti gyorsítási impulzusfrekvenciát
számított.
06 léptetőmotor rezgése és zaja
Általánosságban elmondható, hogy a léptetőmotor terhelés nélküli üzemben, amikor a motor üzemi frekvenciájaközel vagy egyenlő a motor forgórészének saját frekvenciájával, rezonálni fog, komoly leszlépésen kívüli jelenség fordul elő.
A rezonancia problémájára több megoldás is lehetséges:
A. Kerülje a rezgési zónát: hogy a motor üzemi frekvenciája ne essen a megadott tartománybaa rezgési tartomány
B. Alkalmazzon felosztásos hajtásmódot: Használja a mikrolépéses hajtásmódot a rezgés csökkentésére
az eredeti egy lépés felosztása több lépésre az egyes lépések felbontásának növelése érdekében
motorlépés. Ez a motor fázis-áram arányának beállításával érhető el.
A mikrolépéses eljárás nem növeli a lépésszög pontosságát, de gyorsabban járásra készteti a motort.
simán és kevesebb zajjal. A nyomaték általában 15%-kal alacsonyabb féllépéses működés esetén
mint teljes lépéses működés esetén, és 30%-kal alacsonyabb szinuszáram-szabályozás esetén.
Közzététel ideje: 2022. november 9.