Motor stepperDapat digunakan untuk kontrol kecepatan dan kontrol posisi tanpa menggunakan perangkat umpan balik (yaitu kontrol loop terbuka), sehingga solusi penggerak ini ekonomis dan andal. Penggerak stepper telah banyak digunakan dalam peralatan dan instrumen otomasi. Namun, banyak teknisi pengguna yang memiliki pertanyaan tentang cara memilih motor stepper yang tepat, cara memaksimalkan kinerja penggerak stepper, atau hal-hal lainnya. Makalah ini membahas pemilihan motor stepper, dengan fokus pada penerapan beberapa pengalaman teknik motor stepper. Saya berharap dapat memberikan referensi yang bermanfaat dalam mempopulerkan motor stepper dalam peralatan otomasi.
1、Pendahuluanmotor langkah
Motor stepper juga dikenal sebagai motor pulsa atau motor langkah. Motor ini bergerak dengan sudut tertentu setiap kali keadaan eksitasi berubah sesuai dengan sinyal pulsa masukan, dan tetap diam pada posisi tertentu ketika keadaan eksitasi tetap tidak berubah. Hal ini memungkinkan motor stepper untuk mengubah sinyal pulsa masukan menjadi perpindahan sudut yang sesuai untuk keluaran. Dengan mengendalikan jumlah pulsa masukan, Anda dapat menentukan perpindahan sudut keluaran secara akurat untuk mencapai posisi terbaik; dan dengan mengendalikan frekuensi pulsa masukan, Anda dapat mengendalikan kecepatan sudut keluaran secara akurat dan mencapai tujuan pengaturan kecepatan. Pada akhir 1960-an, berbagai motor stepper praktis muncul, dan 40 tahun terakhir telah mengalami perkembangan pesat. Motor stepper telah mampu bekerja bersama motor DC, motor asinkron, serta motor sinkron, menjadi tipe dasar motor. Ada tiga jenis motor stepper: reaktif (tipe VR), magnet permanen (tipe PM), dan hibrida (tipe HB). Motor stepper hibrida menggabungkan keunggulan dua bentuk motor stepper pertama. Motor stepper terdiri dari rotor (inti rotor, magnet permanen, poros, bantalan bola), stator (belitan, inti stator), tutup ujung depan dan belakang, dll. Motor stepper hibrida dua fase yang paling umum memiliki stator dengan 8 gigi besar, 40 gigi kecil, dan rotor dengan 50 gigi kecil; motor tiga fase memiliki stator dengan 9 gigi besar, 45 gigi kecil, dan rotor dengan 50 gigi kecil.
2、Prinsip kontrol
Itumotor langkahKarena tidak dapat terhubung langsung ke catu daya, juga tidak dapat menerima sinyal pulsa listrik secara langsung, maka sinyal tersebut harus direalisasikan melalui antarmuka khusus, yaitu driver motor stepper, untuk berinteraksi dengan catu daya dan pengontrol. Driver motor stepper umumnya terdiri dari distributor cincin dan rangkaian penguat daya. Pembagi cincin menerima sinyal kontrol dari pengontrol. Setiap kali sinyal pulsa diterima, keluaran pembagi cincin dikonversi satu kali. Dengan demikian, keberadaan dan frekuensi sinyal pulsa dapat menentukan apakah kecepatan motor stepper tinggi atau rendah, akselerasi atau deselerasi, mulai atau berhenti. Distributor cincin juga harus memantau sinyal arah dari pengontrol untuk menentukan apakah transisi status keluarannya berada dalam orde positif atau negatif, sehingga menentukan kendali motor stepper.
3. Parameter utama
①Nomor blok: terutama 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86, dst.
2. Nomor fase: jumlah kumparan di dalam motor stepper. Nomor fase motor stepper umumnya terdiri dari dua fase, tiga fase, dan lima fase. Motor stepper dua fase terutama digunakan di Tiongkok, dan motor tiga fase juga memiliki beberapa aplikasi. Motor stepper lima fase lebih umum digunakan di Jepang.
3. Sudut langkah: sesuai dengan sinyal pulsa, perpindahan sudut putaran rotor motor. Rumus perhitungan sudut langkah motor stepper adalah sebagai berikut.
Sudut langkah = 360° ÷ (2mz)
m jumlah fase motor stepper
Z jumlah gigi rotor motor stepper.
Berdasarkan rumus di atas, sudut langkah motor stepper dua fasa, tiga fasa dan lima fasa masing-masing adalah 1,8°, 1,2° dan 0,72°.
4. Torsi penahan: adalah torsi belitan stator motor pada arus pengenal, tetapi rotor tidak berputar, stator mengunci rotor. Torsi penahan merupakan parameter terpenting motor stepper, dan merupakan dasar utama pemilihan motor.
⑤ Torsi posisi: adalah torsi yang dibutuhkan untuk memutar rotor dengan gaya eksternal saat motor tidak mengalirkan arus. Torsi merupakan salah satu indikator kinerja untuk mengevaluasi motor. Jika parameter lainnya sama, semakin kecil torsi posisi, semakin kecil pula "efek slot", yang akan semakin menguntungkan kelancaran motor pada kecepatan rendah. Karakteristik frekuensi torsi: terutama mengacu pada karakteristik frekuensi torsi yang diekstraksi. Motor yang stabil pada kecepatan tertentu dapat menahan torsi maksimum tanpa kehilangan langkah. Kurva momen-frekuensi digunakan untuk menggambarkan hubungan antara torsi maksimum dan kecepatan (frekuensi) tanpa kehilangan langkah. Kurva frekuensi torsi merupakan parameter penting motor stepper dan merupakan dasar utama pemilihan motor.
⑥ Arus pengenal: arus belitan motor yang diperlukan untuk mempertahankan torsi pengenal, nilai efektif
4、Memilih titik
Aplikasi industri yang digunakan pada kecepatan motor stepper hingga 600 ~ 1500rpm, kecepatan yang lebih tinggi, Anda dapat mempertimbangkan penggerak motor stepper loop tertutup, atau memilih langkah-langkah pemilihan motor stepper program penggerak servo yang lebih tepat (lihat gambar di bawah).
(1) Pilihan sudut langkah
Berdasarkan jumlah fasa motor, terdapat tiga jenis sudut langkah: 1,8° (dua fasa), 1,2° (tiga fasa), dan 0,72° (lima fasa). Sudut langkah lima fasa memang memiliki akurasi tertinggi, tetapi motor dan penggeraknya lebih mahal, sehingga jarang digunakan di Tiongkok. Selain itu, penggerak stepper arus utama kini menggunakan teknologi penggerak subdivisi. Pada 4 subdivisi di bawah ini, akurasi sudut langkah subdivisi masih dapat dijamin. Oleh karena itu, jika hanya mempertimbangkan indikator akurasi sudut langkah, motor stepper lima fasa dapat digantikan dengan motor stepper dua fasa atau tiga fasa. Misalnya, dalam penerapan beberapa jenis kabel untuk beban sekrup 5 mm, jika motor penggerak dua fasa digunakan dan penggerak diatur pada 4 subdivisi, jumlah pulsa per putaran motor adalah 200 x 4 = 800, dan pulsa ekuivalennya adalah 5 ÷ 800 = 0,00625 mm = 6,25 μm, akurasi ini dapat memenuhi sebagian besar persyaratan aplikasi.
(2) Pemilihan torsi statis (torsi penahan)
Mekanisme transmisi beban yang umum digunakan meliputi sabuk sinkron, batang filamen, rak dan pinion, dll. Pelanggan pertama-tama menghitung beban mesin mereka (terutama torsi akselerasi ditambah torsi gesekan) yang dikonversi ke torsi beban yang diperlukan pada poros motor. Kemudian, menurut kecepatan lari maksimum yang diperlukan oleh bunga listrik, dua kasus penggunaan berbeda berikut untuk memilih torsi penahan motor stepper yang sesuai ① untuk penerapan kecepatan motor yang diperlukan 300pm atau kurang: jika beban mesin diubah ke poros motor, torsi beban yang diperlukan T1, maka torsi beban ini dikalikan dengan faktor keamanan SF (umumnya diambil sebagai 1,5-2,0), yaitu, torsi penahan motor stepper yang diperlukan Tn ②2 untuk Untuk aplikasi yang memerlukan kecepatan motor 300pm atau lebih: atur kecepatan maksimum Nmax, jika beban mesin diubah ke poros motor, torsi beban yang diperlukan adalah T1, maka torsi beban ini dikalikan dengan faktor keamanan SF (biasanya 2,5-3,5), yang memberikan torsi penahan Tn. Lihat Gambar 4 dan pilih model yang sesuai. Kemudian, gunakan kurva frekuensi momen untuk memeriksa dan membandingkan: pada kurva frekuensi momen, kecepatan maksimum Nmax yang dibutuhkan pengguna sesuai dengan torsi langkah hilang maksimum T2, sehingga torsi langkah hilang maksimum T2 harus lebih besar dari 20% dari T1. Jika tidak, perlu memilih motor baru dengan torsi yang lebih besar, lalu memeriksa dan membandingkan kembali berdasarkan kurva frekuensi torsi motor yang baru dipilih.
(3) Semakin besar nomor basis motor, semakin besar torsi penahannya.
(4) sesuai dengan arus pengenal untuk memilih driver stepper yang cocok.
Misalnya, arus pengenal motor 57CM23 adalah 5A, maka Anda mencocokkan arus maksimum yang diizinkan penggerak lebih dari 5A (harap dicatat bahwa itu adalah nilai efektif dan bukan nilai puncak), sebaliknya jika Anda memilih arus maksimum penggerak hanya 3A, torsi keluaran maksimum motor hanya dapat sekitar 60%!
5, pengalaman aplikasi
(1) Masalah resonansi frekuensi rendah pada motor stepper
Penggerak stepper subdivisi merupakan cara efektif untuk mengurangi resonansi frekuensi rendah motor stepper. Di bawah 150 rpm, penggerak subdivisi sangat efektif dalam mengurangi getaran motor. Secara teoritis, semakin besar subdivisi, semakin baik efeknya dalam mengurangi getaran motor stepper, tetapi kenyataannya, subdivisi meningkat menjadi 8 atau 16 setelah efek peningkatan dalam mengurangi getaran motor stepper mencapai titik ekstrem.
Dalam beberapa tahun terakhir, driver stepper anti-resonansi frekuensi rendah telah terdaftar di dalam dan luar negeri. Leisai memiliki seri DM dan DM-S, yang merupakan teknologi anti-resonansi frekuensi rendah. Seri driver ini menggunakan kompensasi harmonik, yang dapat mengurangi getaran frekuensi rendah motor stepper secara signifikan melalui kompensasi pencocokan amplitudo dan fase, sehingga menghasilkan operasi motor yang rendah getaran dan kebisingan.
(2) Dampak pembagian motor stepper terhadap akurasi posisi
Rangkaian penggerak subdivisi motor stepper tidak hanya dapat meningkatkan kelancaran pergerakan perangkat, tetapi juga secara efektif meningkatkan akurasi posisi peralatan. Pengujian menunjukkan bahwa: Pada platform gerak penggerak sabuk sinkron, subdivisi motor stepper 4, motor dapat diposisikan secara akurat di setiap langkah.
Waktu posting: 11-Jun-2023