Motoare pas cu pasPoate fi utilizat pentru controlul vitezei și controlul poziționării fără utilizarea dispozitivelor de feedback (de exemplu, control în buclă deschisă), deci această soluție de acționare este atât economică, cât și fiabilă. În echipamentele și instrumentele de automatizare, acționarea pas cu pas a fost utilizată pe scară largă. Cu toate acestea, mulți utilizatori, personalul tehnic, se întreabă cum să aleagă motorul pas cu pas potrivit, cum să obțină cele mai bune performanțe ale acționării pas cu pas sau au alte întrebări. Această lucrare discută despre selecția motoarelor pas cu pas, concentrându-se pe aplicarea unei părți din experiența în ingineria motoarelor pas cu pas, sperând că popularizarea motoarelor pas cu pas în echipamentele de automatizare va juca un rol de referință.
1. Introducereamotor pas cu pas
Motorul pas cu pas este cunoscut și sub denumirea de motor cu impulsuri sau motor pas cu pas. Acesta avansează cu un anumit unghi de fiecare dată când starea de excitație se modifică în funcție de semnalul de impuls de intrare și rămâne staționar într-o anumită poziție atunci când starea de excitație rămâne neschimbată. Acest lucru permite motorului pas cu pas să convertească semnalul de impuls de intrare într-o deplasare unghiulară corespunzătoare pentru ieșire. Prin controlul numărului de impulsuri de intrare, puteți determina cu precizie deplasarea unghiulară a ieșirii pentru a obține cea mai bună poziționare; iar prin controlul frecvenței impulsurilor de intrare, puteți controla cu precizie viteza unghiulară a ieșirii și puteți atinge scopul reglării vitezei. La sfârșitul anilor 1960, au apărut o varietate de motoare pas cu pas practice, iar în ultimii 40 de ani s-a înregistrat o dezvoltare rapidă. Motoarele pas cu pas au fost capabile să funcționeze alături de motoarele de curent continuu, motoarele asincrone, precum și motoarele sincrone, devenind un tip de bază de motor. Există trei tipuri de motoare pas cu pas: reactive (tip VR), cu magnet permanent (tip PM) și hibride (tip HB). Motorul pas cu pas hibrid combină avantajele primelor două forme de motor pas cu pas. Motorul pas cu pas este alcătuit dintr-un rotor (miezul rotorului, magneți permanenți, arbore, rulmenți cu bile), un stator (înfășurare, miezul statorului), capace frontale și posterioare etc. Cel mai tipic motor pas cu pas hibrid bifazat are un stator cu 8 dinți mari, 40 de dinți mici și un rotor cu 50 de dinți mici; un motor trifazat are un stator cu 9 dinți mari, 45 de dinți mici și un rotor cu 50 de dinți mici.
2. Principiul de control
Cel/Cea/Cei/Celemotor pas cu pasNu poate fi conectat direct la sursa de alimentare și nici nu poate primi direct semnale electrice de impuls, ci trebuie realizat printr-o interfață specială - driverul motorului pas cu pas - pentru a interacționa cu sursa de alimentare și controlerul. Driverul motorului pas cu pas este în general compus dintr-un distribuitor inelar și un circuit amplificator de putere. Divizorul inelar primește semnalele de control de la controler. De fiecare dată când este recepționat un semnal de impuls, ieșirea divizorului inelar este convertită o dată, astfel încât prezența sau absența și frecvența semnalului de impuls pot determina dacă viteza motorului pas cu pas este mare sau mică, accelerând sau decelerând pentru a porni sau opri. Distribuitorul inelar trebuie, de asemenea, să monitorizeze semnalul de direcție de la controler pentru a determina dacă tranzițiile de stare de ieșire sunt în ordine pozitivă sau negativă și, astfel, să determine direcția motorului pas cu pas.
3. Parametri principali
①Număr bloc: în principal 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86 etc.
②Numărul de fază: numărul de bobine din interiorul motorului pas cu pas. Numărul de fază al motorului pas cu pas este, în general, bifazat, trifazat, pentafazat. China folosește în principal motoare pas cu pas bifazate, dar și cele trifazate au unele aplicații. Japonia folosește mai des motoare pas cu pas cincifazate.
③Unghiul de pas: corespunzător unui semnal pulsatoriu, deplasarea unghiulară a rotorului motorului de rotație. Formula de calcul al unghiului de pas al motorului pas cu pas este următoarea
Unghiul de înclinare = 360° ÷ (2mz)
m numărul de faze ale unui motor pas cu pas
Z este numărul de dinți ai rotorului unui motor pas cu pas.
Conform formulei de mai sus, unghiul de pas al motoarelor pas cu pas bifazate, trifazate și pentafazate este de 1,8°, 1,2° și respectiv 0,72°.
④ Cuplu de menținere: este cuplul înfășurării statorului motorului prin curentul nominal, dar rotorul nu se rotește, statorul blochează rotorul. Cuplul de menținere este cel mai important parametru al motoarelor pas cu pas și este baza principală pentru selecția motorului.
⑤ Cuplu de poziționare: este cuplul necesar pentru a roti rotorul sub acțiunea unei forțe externe atunci când motorul nu trece curent. Cuplul este unul dintre indicatorii de performanță pentru evaluarea motorului; în cazul în care ceilalți parametri sunt identici, cu cât cuplul de poziționare este mai mic, cu atât „efectul de fante” este mai mic, cu atât mai benefic este pentru funcționarea fluidă a motorului la turații reduse. Caracteristici de frecvență a cuplului: se referă în principal la caracteristicile de frecvență a cuplului prelungit; funcționarea stabilă a motorului la o anumită turație poate rezista la cuplul maxim fără a pierde treapta. Curba moment-frecvență este utilizată pentru a descrie relația dintre cuplul maxim și turație (frecvență) fără a pierde treapta. Curba de frecvență a cuplului este un parametru important al motorului pas cu pas și este baza principală pentru selecția motorului.
⑥ Curent nominal: curentul de înfășurare al motorului necesar pentru menținerea cuplului nominal, valoarea efectivă
4. Selectarea punctelor
În aplicațiile industriale, viteza motorului pas cu pas este de până la 600 ~ 1500 rpm, la viteze mai mari, puteți lua în considerare acționarea motorului pas cu pas în buclă închisă sau puteți alege un program de servoacționare mai potrivit pentru selectarea pașilor motorului pas cu pas (vezi figura de mai jos).
(1) Alegerea unghiului de treaptă
În funcție de numărul de faze ale motorului, există trei tipuri de unghiuri de pas: 1,8° (bifazat), 1,2° (trifazat), 0,72° (cincifazat). Desigur, unghiul de pas cu cinci faze are cea mai mare precizie, dar motorul și driverul său sunt mai scumpe, așa că este rar utilizat în China. În plus, driverele pas cu pas obișnuite utilizează acum tehnologia de acționare prin subdiviziune, iar în cele 4 subdiviziuni de mai jos, precizia unghiului de pas cu subdiviziune poate fi încă garantată, așa că, dacă se iau în considerare doar indicatorii de precizie a unghiului de pas, motorul pas cu cinci faze poate fi înlocuit cu un motor pas cu pas bifazat sau trifazat. De exemplu, în cazul utilizării unui tip de cablu pentru o sarcină cu șurub de 5 mm, dacă se utilizează un motor pas cu pas bifazat și driverul este setat la 4 subdiviziuni, numărul de impulsuri pe rotație a motorului este 200 x 4 = 800, iar echivalentul impulsului este 5 ÷ 800 = 0,00625 mm = 6,25 μm, această precizie putând îndeplini majoritatea cerințelor aplicației.
(2) Selectarea cuplului static (cuplul de menținere)
Mecanismele de transmitere a sarcinii utilizate în mod obișnuit includ curele sincrone, bare cu filament, cremalieră și pinion etc. Clienții calculează mai întâi sarcina mașinii (în principal cuplul de accelerație plus cuplul de frecare) convertită în cuplul de sarcină necesar pe arborele motorului. Apoi, în funcție de viteza maximă de funcționare necesară de fluxurile electrice, următoarele două cazuri de utilizare diferite pentru a alege cuplul de menținere adecvat al motorului pas cu pas ① pentru aplicarea vitezei necesare a motorului de 300pm sau mai puțin: dacă sarcina mașinii este convertită în cuplul de sarcină necesar al arborelui motorului T1, atunci acest cuplu de sarcină este înmulțit cu un factor de siguranță SF (în general considerat ca 1,5-2,0), adică cuplul de menținere necesar al motorului pas cu pas Tn ②2 pentru Pentru aplicațiile care necesită o viteză a motorului de 300pm sau mai mult: setați viteza maximă Nmax, dacă sarcina mașinii este convertită pe arborele motorului, cuplul de sarcină necesar este T1, atunci acest cuplu de sarcină este înmulțit cu un factor de siguranță SF (de obicei 2,5-3,5), ceea ce dă cuplul de menținere Tn. Consultați Figura 4 și selectați un model adecvat. Apoi, utilizați curba moment-frecvență pentru a verifica și compara: pe curba moment-frecvență, viteza maximă Nmax necesară de utilizator corespunde cuplului maxim pierdut de T2, atunci cuplul maxim pierdut de T2 ar trebui să fie cu peste 20% mai mare decât T1. În caz contrar, este necesar să selectați un motor nou cu un cuplu mai mare și să verificați și să comparați din nou în funcție de curba cuplului-frecvență a motorului nou selectat.
(3) Cu cât numărul de bază al motorului este mai mare, cu atât cuplul de menținere este mai mare.
(4) în funcție de curentul nominal, selectați driverul pas cu pas corespunzător.
De exemplu, dacă curentul nominal al unui motor 57CM23 este de 5A, atunci curentul maxim admis al acționării trebuie să depășească 5A (rețineți că aceasta este valoarea efectivă, nu valoarea de vârf); în caz contrar, dacă alegeți un curent maxim de doar 3A pentru acționare, cuplul maxim de ieșire al motorului poate fi de doar aproximativ 60%!
5, experiență în aplicare
(1) Problema rezonanței de joasă frecvență a motorului pas cu pas
Acționarea subdiviziunii este o modalitate eficientă de a reduce rezonanța de joasă frecvență a motoarelor pas cu pas. Sub 150 rpm, acționarea subdiviziunii este foarte eficientă în reducerea vibrațiilor motorului. Teoretic, cu cât subdiviziunea este mai mare, cu atât efectul de reducere a vibrațiilor motorului pas cu pas este mai bun, dar situația reală este că subdiviziunea crește la 8 sau 16 după ce efectul de îmbunătățire asupra reducerii vibrațiilor motorului pas cu pas a atins extremul.
În ultimii ani, în țară și în străinătate au apărut drivere pas cu pas anti-rezonanță de joasă frecvență, seria de produse Leisai DM și DM-S, dotate cu tehnologie anti-rezonanță de joasă frecvență. Această serie de drivere utilizează compensarea armonică, iar prin compensarea amplitudinii și a adaptării de fază, poate reduce considerabil vibrațiile de joasă frecvență ale motorului pas cu pas, obținând vibrații reduse și zgomot redus în funcționarea motorului.
(2) Impactul subdiviziunii motorului pas cu pas asupra preciziei de poziționare
Circuitul de acționare a subdivizării motorului pas cu pas nu numai că poate îmbunătăți fluiditatea mișcării dispozitivului, dar poate îmbunătăți eficient și precizia de poziționare a echipamentului. Testele arată că: În platforma de mișcare cu acționare sincronă cu curea, subdiviziunea motorului pas cu pas 4, motorul poate fi poziționat cu precizie la fiecare pas.
Data publicării: 11 iunie 2023