Soļu motoriTo var izmantot ātruma kontrolei un pozicionēšanas kontrolei, neizmantojot atgriezeniskās saites ierīces (t. i., atvērtas cilpas vadība), tāpēc šis piedziņas risinājums ir gan ekonomisks, gan uzticams. Automatizācijas iekārtās un instrumentos soļu piedziņa ir ļoti plaši izmantota. Taču daudziem tehniskā personāla lietotājiem ir jautājumi par to, kā izvēlēties atbilstošu soļu motoru, kā panākt vislabāko soļu piedziņas veiktspēju, vai arī viņi var uzdot citus jautājumus. Šajā rakstā ir aplūkota soļu motoru izvēle, koncentrējoties uz dažu soļu motoru inženierijas pieredzes pielietošanu, un es ceru, ka soļu motoru popularizācija automatizācijas iekārtās būs atsauce.
1. Ievadssoļu motors
Soļu motors ir pazīstams arī kā impulsa motors vai soļu motors. Tas pārvietojas par noteiktu leņķi katru reizi, kad ierosmes stāvoklis mainās atbilstoši ieejas impulsa signālam, un paliek nekustīgs noteiktā pozīcijā, kad ierosmes stāvoklis paliek nemainīgs. Tas ļauj soļu motoram pārveidot ieejas impulsa signālu atbilstošā leņķiskā nobīdē izejai. Kontrolējot ieejas impulsu skaitu, var precīzi noteikt izejas leņķisko nobīdi, lai sasniegtu labāko pozicionēšanu; un, kontrolējot ieejas impulsu frekvenci, var precīzi kontrolēt izejas leņķisko ātrumu un sasniegt ātruma regulēšanas mērķi. 20. gs. sešdesmito gadu beigās parādījās dažādi praktiski lietojami soļu motori, un pēdējo 40 gadu laikā ir vērojama strauja attīstība. Soļu motori ir spējuši līdzstrāvas motorus, asinhronos motorus, kā arī sinhronos motorus līdzās, kļūstot par motoru pamattipu. Ir trīs soļu motoru veidi: reaktīvais (VR tips), pastāvīgā magnēta (PM tips) un hibrīds (HB tips). Hibrīda soļu motors apvieno pirmo divu soļu motoru veidu priekšrocības. Soļu motors sastāv no rotora (rotora serde, pastāvīgie magnēti, vārpstas, lodīšu gultņi), statora (tinuma, statora serdeņa), priekšējā un aizmugurējā gala vāciņa utt. Tipiskākajam divfāžu hibrīda soļu motoram ir stators ar 8 lieliem zobiem, 40 maziem zobiem un rotors ar 50 maziem zobiem; trīsfāžu motoram ir stators ar 9 lieliem zobiem, 45 maziem zobiem un rotors ar 50 maziem zobiem.
2. Vadības princips
Thesoļu motorsTo nevar tieši pieslēgt barošanas avotam, kā arī tas nevar tieši saņemt elektriskos impulsu signālus, tas jārealizē, izmantojot īpašu saskarni - soļu motora draiveri, lai mijiedarbotos ar barošanas avotu un kontrolieri. Soļu motora draiveris parasti sastāv no gredzenveida sadalītāja un jaudas pastiprinātāja ķēdes. Gredzena dalītājs saņem vadības signālus no kontroliera. Katru reizi, kad tiek saņemts impulsa signāls, gredzenveida dalītāja izeja tiek pārveidota vienu reizi, tāpēc impulsa signāla klātbūtne vai neesamība un frekvence var noteikt, vai soļu motora ātrums ir augsts vai zems, paātrinoties vai samazinot ātrumu, lai sāktu vai apturētu darbību. Gredzena sadalītājam ir jāuzrauga arī virziena signāls no kontroliera, lai noteiktu, vai tā izejas stāvokļa pārejas ir pozitīvā vai negatīvā secībā, un tādējādi jānosaka soļu motora stūrēšana.
3. Galvenie parametri
①Bloka numurs: galvenokārt 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86 utt.
②Fāžu skaits: spoļu skaits soļu motorā, soļu motora fāžu skaits parasti ir divfāžu, trīsfāžu un piecu fāžu. Ķīnā galvenokārt tiek izmantoti divfāžu soļu motori, un dažos pielietojumos ir arī trīsfāžu motori. Japānā biežāk tiek izmantoti piecu fāžu soļu motori.
③Soļa leņķis: motora rotora rotācijas leņķiskā nobīde, kas atbilst impulsa signālam. Soļa motora soļa leņķa aprēķina formula ir šāda:
Pakāpiena leņķis = 360° ÷ (2 mz)
m ir soļdzinēja fāžu skaits
Z ir soļu motora rotora zobu skaits.
Saskaņā ar iepriekš minēto formulu divfāžu, trīsfāžu un piecu fāžu soļu motoru soļa leņķis ir attiecīgi 1,8°, 1,2° un 0,72°.
4. Noturēšanas griezes moments: motora statora tinuma griezes moments pie nominālās strāvas, bet rotors negriežas, stators bloķē rotoru. Noturēšanas griezes moments ir soļu motora vissvarīgākais parametrs un galvenais motora izvēles pamats.
⑤ Pozicionēšanas griezes moments: ir griezes moments, kas nepieciešams, lai pagrieztu rotoru ar ārēju spēku, kad motoram netiek pārvadīta strāva. Griezes moments ir viens no motora darbības rādītājiem. Ja citi parametri ir vienādi, jo mazāks ir pozicionēšanas griezes moments, jo mazāks ir "spraugas efekts", jo labvēlīgāka ir motora vienmērīga darbība pie maza ātruma. Griezes momenta frekvences raksturlielumi: galvenokārt attiecas uz pagarinātu griezes momenta frekvences raksturlielumu. Motors var darboties stabili pie noteikta ātruma, izturot maksimālo griezes momentu, nezaudējot soli. Momenta-frekvences līkne tiek izmantota, lai aprakstītu maksimālā griezes momenta un ātruma (frekvences) attiecību, nezaudējot soli. Griezes momenta frekvences līkne ir svarīgs soļu motora parametrs un galvenais motora izvēles pamats.
6. Nominālā strāva: motora tinuma strāva, kas nepieciešama, lai uzturētu nominālo griezes momentu, efektīvā vērtība
4. Punktu izvēle
Rūpnieciskos pielietojumos soļu motora ātrums sasniedz 600–1500 apgr./min., un lielākiem ātrumiem var apsvērt slēgtas cilpas soļu motora piedziņu vai izvēlēties piemērotāku servo piedziņas programmu soļu motora izvēlei (skatiet attēlu zemāk).
(1) Pakāpiena leņķa izvēle
Atkarībā no motora fāžu skaita pastāv trīs soļu leņķu veidi: 1,8° (divfāžu), 1,2° (trīsfāžu) un 0,72° (piecfāžu). Protams, piecu fāžu soļu leņķim ir visaugstākā precizitāte, taču tā motors un draiveris ir dārgāki, tāpēc Ķīnā to reti izmanto. Turklāt galvenie soļu draiveri tagad izmanto sadalīšanas piedziņas tehnoloģiju, un, kā parādīts 4. apakšnodaļā, joprojām var garantēt sadalīšanas soļu leņķa precizitāti, tāpēc, ja tiek ņemti vērā tikai soļa leņķa precizitātes rādītāji, piecu fāžu soļu motoru var aizstāt ar divfāžu vai trīsfāžu soļu motoru. Piemēram, pielietojot kādu vadu 5 mm skrūves slodzei, ja tiek izmantots divfāžu soļdzinējs un vadītājs ir iestatīts uz 4 apakšnodaļām, impulsu skaits uz motora apgriezienu ir 200 x 4 = 800, un impulsa ekvivalents ir 5 ÷ 800 = 0,00625 mm = 6,25 μm, šī precizitāte var apmierināt lielāko daļu lietojumprogrammu prasību.
(2) Statiskā griezes momenta (noturēšanas griezes momenta) izvēle
Bieži izmantotie slodzes pārvades mehānismi ir sinhronās siksnas, kvēldiega stieņi, zobrati un zobrati utt. Klienti vispirms aprēķina savas mašīnas slodzi (galvenokārt paātrinājuma griezes momentu plus berzes griezes momentu), kas tiek pārvērsts nepieciešamajā slodzes griezes momentā uz motora vārpstas. Pēc tam, atkarībā no elektriskās plūsmas nepieciešamā maksimālā darbības ātruma, lai izvēlētos atbilstošu soļu motora ① noturēšanas griezes momentu, lai piemērotu nepieciešamo motora ātrumu 300 p/min vai mazāku: ja mašīnas slodze tiek pārvērsta par motora vārpstas nepieciešamo slodzes griezes momentu T1, tad šis slodzes griezes moments tiek reizināts ar drošības koeficientu SF (parasti ņem kā 1,5–2,0), tas ir, nepieciešamo soļu motora noturēšanas griezes momentu Tn ②2. Lietojumiem, kuriem nepieciešams motora ātrums 300 p/min vai lielāks: iestatiet maksimālo ātrumu Nmax, ja mašīnas slodze tiek pārvērsta par motora vārpstu, nepieciešamais slodzes griezes moments ir T1, tad šis slodzes griezes moments tiek reizināts ar drošības koeficientu SF (parasti 2,5–3,5), kas dod noturēšanas griezes momentu Tn. Skatiet 4. attēlu un izvēlieties piemērotu modeli. Pēc tam izmantojiet momenta-frekvences līkni, lai pārbaudītu un salīdzinātu: momenta-frekvences līknē lietotāja nepieciešamais maksimālais ātrums Nmax atbilst T2 maksimālajam zaudētajam soļa griezes momentam, tad maksimālajam zaudētajam soļa griezes momentam T2 jābūt vairāk nekā par 20% lielākam nekā T1. Pretējā gadījumā ir jāizvēlas jauns motors ar lielāku griezes momentu un vēlreiz jāpārbauda un jāsalīdzina atbilstoši jaunizvēlētā motora griezes momenta frekvences līknei.
(3) Jo lielāks ir motora bāzes numurs, jo lielāks ir noturēšanas griezes moments.
(4) atbilstoši nominālajai strāvai, lai izvēlētos atbilstošu soļu pārveidotāju.
Piemēram, ja motora 57CM23 nominālā strāva ir 5A, tad jūs saskaņojat piedziņas maksimālo pieļaujamo strāvu, kas ir lielāka par 5A (lūdzu, ņemiet vērā, ka tā ir efektīvā vērtība, nevis maksimums), pretējā gadījumā, ja izvēlaties piedziņas maksimālo strāvu tikai 3A, motora maksimālais izejas griezes moments var būt tikai aptuveni 60%!
5, lietojumprogrammu pieredze
(1) soļu motora zemfrekvences rezonanses problēma
Zemdalīšanas soļu piedziņa ir efektīvs veids, kā samazināt soļu motoru zemfrekvences rezonansi. Zem 150 apgr./min. zemdalīšanas piedziņa ir ļoti efektīva motora vibrācijas samazināšanā. Teorētiski, jo lielāka ir apakšdalīšana, jo labāka ietekme uz soļu motora vibrācijas samazināšanu, bet faktiski apakšdalīšana palielinās līdz 8 vai 16 pēc tam, kad uzlabojošā ietekme uz soļu motora vibrācijas samazināšanu ir sasniegusi galējo līmeni.
Pēdējos gados gan mājās, gan ārzemēs ir parādījušies Leisai DM un DM-S produktu sērijas zemfrekvences rezonanses pakāpju draiveri, kas izmanto zemfrekvences rezonanses tehnoloģiju. Šīs sērijas draiveri izmanto harmonisko kompensāciju, izmantojot amplitūdas un fāzes saskaņošanas kompensāciju, kas var ievērojami samazināt pakāpju motora zemfrekvences vibrāciju, lai panāktu zemu vibrāciju un zemu motora trokšņa līmeni.
(2) Soļu motora sadalīšanas ietekme uz pozicionēšanas precizitāti
Soļu motora piedziņas ķēde var ne tikai uzlabot ierīces kustības vienmērīgumu, bet arī efektīvi uzlabot iekārtas pozicionēšanas precizitāti. Testi liecina, ka: Sinhronās siksnas piedziņas kustības platformā, soļu motora 4. nodalījumā, motoru var precīzi novietot katrā solī.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 11. jūnijs