1. Wat is een stappenmotor?
Een stappenmotor is een actuator die elektrische pulsen omzet in een hoekverplaatsing. Simpel gezegd: wanneer de stappenmotordriver een pulssignaal ontvangt, stuurt deze de stappenmotor aan om een vaste hoek (en staphoek) in de ingestelde richting te draaien. Je kunt het aantal pulsen regelen om de hoekverplaatsing te regelen en zo een nauwkeurige positionering te bereiken; tegelijkertijd kun je de pulsfrequentie regelen om de snelheid en acceleratie van de motorrotatie te regelen en zo de snelheid te regelen.
2. Welke soorten stappenmotoren bestaan er?
Er zijn drie soorten stappenmotoren: permanentmagneet (PM), reactief (VR) en hybride (HB). Permanentmagneetstappenmotoren zijn over het algemeen tweefasig, met een lager koppel en volume, en de staphoek is meestal 7,5 of 15 graden. Reactieve stappenmotoren zijn over het algemeen driefasig, met een hoog koppel en een staphoek van meestal 1,5 graden, maar ze produceren veel lawaai en trillingen. In Europa, de Verenigde Staten en andere ontwikkelde landen zijn ze in de jaren 80 uitgefaseerd. Hybride stappenmotoren combineren de voordelen van het permanentmagneettype met die van het reactieve type. Ze zijn onderverdeeld in tweefasige en vijffasige varianten: de staphoek van tweefasige motoren is meestal 1,8 graden en die van vijffasige motoren is meestal 0,72 graden. Dit type stappenmotor wordt het meest gebruikt.
3. Wat is het houdkoppel (HOLDING TORQUE)?
Het houdkoppel (HOLDING TORQUE) verwijst naar het koppel waarmee de stator de rotor blokkeert wanneer de stappenmotor is ingeschakeld maar niet draait. Het is een van de belangrijkste parameters van een stappenmotor en het koppel van een stappenmotor bij lage snelheden ligt doorgaans dicht bij het houdkoppel. Omdat het uitgangskoppel van een stappenmotor afneemt naarmate de snelheid toeneemt en het uitgangsvermogen verandert met de snelheid, is het houdkoppel een van de belangrijkste parameters voor het meten van een stappenmotor. Als men bijvoorbeeld spreekt over een stappenmotor met een houdkoppel van 2 Nm, dan bedoelt men zonder verdere specificaties een stappenmotor met een houdkoppel van 2 Nm.
4. Wat is het vergrendelingskoppel?
Het vergrendelingskoppel is het koppel waarmee de stator de rotor vergrendelt wanneer de stappenmotor niet bekrachtigd is. De vertaling van het vergrendelingskoppel is in China niet uniform, wat tot misverstanden kan leiden; aangezien de rotor van een reactieve stappenmotor geen permanent magneetmateriaal is, heeft deze geen vergrendelingskoppel.
5. Wat is de precisie van de stappenmotor? Is deze cumulatief?
Over het algemeen bedraagt de precisie van een stappenmotor 3-5% van de staphoek, en deze is niet cumulatief.
6. Hoeveel temperatuur mag er aan de buitenkant van de stappenmotor ontstaan?
De hoge temperatuur van een stappenmotor zal allereerst het magnetische materiaal van de motor demagnetiseren, wat kan leiden tot koppelverlies of zelfs een ontregeling. Daarom is de maximaal toegestane temperatuur voor de buitenkant van de motor afhankelijk van het demagnetisatiepunt van het magnetische materiaal van de betreffende motor. Over het algemeen ligt het demagnetisatiepunt van magnetisch materiaal boven de 130 graden Celsius, en in sommige gevallen zelfs boven de 200 graden Celsius. Het is dus volkomen normaal dat de temperatuur aan de buitenkant van een stappenmotor tussen de 80 en 90 graden Celsius ligt.
7. Waarom neemt het koppel van de stappenmotor af naarmate de rotatiesnelheid toeneemt?
Wanneer de stappenmotor roteert, genereert de inductantie van elke fase van de motorwikkeling een omgekeerde elektromotorische kracht; hoe hoger de frequentie, hoe groter de omgekeerde elektromotorische kracht. Onder invloed hiervan neemt de fasestroom van de motor af naarmate de frequentie (of snelheid) toeneemt, wat leidt tot een afname van het koppel.
8. Waarom kan de stappenmotor normaal draaien bij lage snelheden, maar start hij niet meer als de snelheid boven een bepaalde waarde komt en maakt hij daarbij een fluitend geluid?
Stappenmotoren hebben een technische parameter: de onbelaste startfrequentie, oftewel de pulsfrequentie waarmee een stappenmotor normaal kan starten zonder belasting. Als de pulsfrequentie hoger is dan deze waarde, kan de motor niet normaal starten en kan deze stappen overslaan of blokkeren. Onder belasting moet de startfrequentie lager zijn. Om een hoge rotatiesnelheid te bereiken, moet de pulsfrequentie worden verhoogd, oftewel de startfrequentie is laag en wordt vervolgens met een bepaalde versnelling verhoogd tot de gewenste hoge frequentie (van lage naar hoge motorsnelheid).
9. Hoe kunnen de trillingen en het geluid van een tweefasige hybride stappenmotor bij lage snelheden worden verminderd?
Trillingen en geluid zijn inherente nadelen van stappenmotoren bij lage rotatiesnelheden, die over het algemeen kunnen worden verholpen met de volgende programma's:
A. Als de stappenmotor in het resonantiegebied werkt, kan dit resonantiegebied worden vermeden door de mechanische overbrenging aan te passen, bijvoorbeeld door de overbrengingsverhouding te wijzigen;
B. Kies voor de driver met onderverdelingsfunctie, dit is de meest gebruikte en eenvoudigste methode;
C. Vervang door een stappenmotor met een kleinere staphoek, zoals een driefasige of vijffasige stappenmotor;
D. Overstappen op AC-servomotoren, die trillingen en geluid vrijwel volledig kunnen elimineren, maar wel tegen hogere kosten;
E. Bij motorassen met een magnetische demper zijn dergelijke producten op de markt verkrijgbaar, maar de mechanische structuur ervan is aanzienlijk anders.
10. Geeft de onderverdeling van de oprit een nauwkeurige weergave?
Stappenmotorinterpolatie is in essentie een elektronische dempingstechnologie (zie de relevante literatuur), waarvan het hoofddoel is om de laagfrequente trillingen van de stappenmotor te dempen of te elimineren. Het verbeteren van de nauwkeurigheid van de motor is slechts een bijkomend effect van de interpolatietechnologie. Bijvoorbeeld, voor een tweefasige hybride stappenmotor met een staphoek van 1,8°, als het aantal interpolatiepunten van de interpolatiedriver is ingesteld op 4, dan is de nauwkeurigheid van de motor 0,45° per puls. Of de nauwkeurigheid van de motor 0,45° kan bereiken of benaderen, hangt ook af van andere factoren, zoals de precisie van de interpolatiestroomregeling van de interpolatiedriver. De precisie van de onderverdelingspunten kan sterk variëren tussen verschillende fabrikanten; hoe groter het aantal onderverdelingspunten, hoe moeilijker de precisie te regelen is.
11. Wat is het verschil tussen een serieschakeling en een parallelschakeling van een vierfasige hybride stappenmotor en driver?
Een vierfasige hybride stappenmotor wordt doorgaans aangestuurd door een tweefasige driver. De aansluiting kan daarom zowel in serie als parallel worden uitgevoerd om de vierfasige motor voor tweefasig gebruik te gebruiken. De serieschakeling wordt over het algemeen gebruikt wanneer de motorsnelheid relatief hoog is en de benodigde uitgangsstroom van de driver 0,7 keer de fasestroom van de motor bedraagt, waardoor de motor minder opwarmt. De parallelschakeling wordt over het algemeen gebruikt wanneer de motorsnelheid relatief hoog is (ook wel bekend als de hogesnelheidsschakeling) en de benodigde uitgangsstroom van de driver 1,4 keer de fasestroom van de motor bedraagt, waardoor de motor meer opwarmt.
12. Hoe bepaal ik de gelijkstroomvoeding van de stappenmotordriver?
A. Bepaling van de spanning
De voedingsspanning van een hybride stappenmotordriver ligt over het algemeen in een breed bereik (zoals de IM483 met een voedingsspanning van 12 tot 48 VDC). De voedingsspanning wordt meestal gekozen op basis van de bedrijfssnelheid en de reactiesnelheid van de motor. Bij een hoge bedrijfssnelheid of een snelle reactie is een hogere spanning nodig. Let er wel op dat de rimpelspanning van de voeding de maximale ingangsspanning van de driver niet overschrijdt, anders kan de driver beschadigd raken.
B. Vaststelling van de huidige
De voedingsstroom wordt over het algemeen bepaald aan de hand van de uitgangsfasestroom I van de driver. Bij gebruik van een lineaire voeding kan de voedingsstroom 1,1 tot 1,3 keer I bedragen. Bij gebruik van een schakelende voeding kan de voedingsstroom 1,5 tot 2,0 keer I bedragen.
13. Onder welke omstandigheden is het offline signaal VRIJ bij de hybride stappenmotordriver die doorgaans wordt gebruikt?
Wanneer het offline-signaal FREE laag is, wordt de stroomtoevoer van de driver naar de motor onderbroken en bevindt de motorrotor zich in een vrije toestand (offline). In sommige automatiseringssystemen, wanneer het nodig is om de motoras direct (handmatig) te draaien wanneer de driver niet is ingeschakeld, kan het FREE-signaal laag worden gezet om de motor offline te halen en handmatige handelingen of aanpassingen uit te voeren. Nadat de handmatige handelingen zijn voltooid, zet u het FREE-signaal weer hoog om de automatische besturing te hervatten.
14. Wat is de eenvoudigste manier om de draairichting van een tweefasige stappenmotor aan te passen wanneer deze is ingeschakeld?
Sluit eenvoudigweg A+ en A- (of B+ en B-) van de bedrading van de motor en de driver aan.
15. Wat is het verschil tussen tweefasige en vijffasige hybride stappenmotoren voor diverse toepassingen?
Vraag en antwoord:
Over het algemeen hebben tweefasemotoren met een grote staphoek goede eigenschappen bij hoge snelheden, maar er is een trillingszone bij lage snelheden. Vijffasemotoren hebben een kleine staphoek en draaien soepel bij lage snelheden. Daarom is een vijffasemotor vooral geschikt voor toepassingen met hoge eisen aan de nauwkeurigheid van de motorloop, met name bij lage snelheden (doorgaans minder dan 600 tpm). Als daarentegen hoge snelheden vereist zijn en nauwkeurigheid en soepelheid minder belangrijk zijn, volstaat een tweefasemotor, die bovendien goedkoper is. Daarnaast is het koppel van vijffasemotoren doorgaans hoger dan 2 Nm. Voor toepassingen met een laag koppel worden over het algemeen tweefasemotoren gebruikt, terwijl het probleem van een soepele werking bij lage snelheden kan worden opgelost met een onderverdelingsaandrijving.
Geplaatst op: 12 september 2024