Samm-mootoridSeda saab kasutada kiiruse ja positsioneerimise juhtimiseks ilma tagasisideseadmeid kasutamata (st avatud ahela juhtimine), seega on see ajamilahendus nii ökonoomne kui ka usaldusväärne. Automaatikaseadmetes ja -instrumentides on astmelist ajamit väga laialdaselt kasutatud. Kuid paljudel tehnilise personali kasutajatel on küsimusi selle kohta, kuidas valida sobiv astmeline mootor, kuidas astmelise ajami parimat jõudlust saavutada või on neil lisaküsimusi. Selles artiklis käsitletakse astmelise mootori valikut, keskendudes astmelise mootori insenerikogemuse rakendamisele. Loodan, et astmelise mootori populariseerimine automaatikaseadmetes mängib olulist rolli.
1. Sissejuhatusastmeline mootor
Samm-mootorit tuntakse ka impulssmootori või astmemootorina. See liigub teatud nurga võrra edasi iga kord, kui ergastusolek muutub vastavalt sisendimpulsssignaalile, ja jääb teatud asendisse paigale, kui ergastusolek jääb muutumatuks. See võimaldab samm-mootoril teisendada sisendimpulsssignaali vastavaks väljundnurknihkeks. Sisendimpulsside arvu juhtimise abil saate täpselt määrata väljundnurknihke, et saavutada parim positsioneerimine; ja sisendimpulsside sageduse juhtimise abil saate täpselt juhtida väljundi nurkkiirust ja saavutada kiiruse reguleerimise eesmärgi. 1960. aastate lõpus tekkis mitmesuguseid praktilisi samm-mootoreid ja viimase 40 aasta jooksul on toimunud kiire areng. Samm-mootorid on suutnud kõrvuti luua alalisvoolumootoreid, asünkroonmootoreid ja sünkroonmootoreid, saades mootorite põhitüübiks. Samm-mootoreid on kolme tüüpi: reaktiivmootorid (VR-tüüpi), püsimagnetmootorid (PM-tüüpi) ja hübriidmootorid (HB-tüüpi). Hübriid-samm-mootor ühendab endas kahe esimese samm-mootori tüübi eelised. Samm-mootor koosneb rootorist (rootori südamik, püsimagnetid, võll, kuullaagrid), staatorist (mähis, staatori südamik), esi- ja tagakaantest jne. Kõige tüüpilisemal kahefaasilisel hübriid-samm-mootoril on staator, millel on 8 suurt hammast, 40 väikest hammast ja rootor, millel on 50 väikest hammast; kolmefaasilisel mootoril on staator, millel on 9 suurt hammast, 45 väikest hammast ja rootor, millel on 50 väikest hammast.
2. Juhtimispõhimõte
Seeastmeline mootorSeda ei saa otse toiteallikaga ühendada ega otse elektrilisi impulssignaale vastu võtta, vaid see tuleb teostada spetsiaalse liidese kaudu - astmelise mootori draiveri kaudu, mis suhtleb toiteallika ja kontrolleriga. Samm-mootori draiver koosneb üldiselt rõngasjaoturist ja võimsusvõimendi vooluringist. Rõngasjaotur võtab vastu kontrollerilt juhtsignaale. Iga kord, kui impulsssignaal vastu võetakse, teisendatakse rõngasjaoturi väljund üks kord, seega impulsssignaali olemasolu või puudumine ja sagedus saavad määrata, kas astmelise mootori kiirus on kõrge või madal, kiirendades või aeglustades mootorit käivitamiseks või peatamiseks. Rõngasjaotur peab jälgima ka kontrolleri suunasignaali, et teha kindlaks, kas selle väljundoleku üleminekud on positiivses või negatiivses järjekorras, ja seega määrama astmelise mootori juhtimise.
3. Peamised parameetrid
①Ploki number: peamiselt 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86 jne.
②Faasinumber: samm-mootori sees olevate mähiste arv. Samm-mootori faasinumber on üldiselt kahefaasiline, kolmefaasiline ja viiefaasiline. Hiinas kasutatakse peamiselt kahefaasilisi samm-mootoreid, mõned rakendused on ka kolmefaasilistel. Jaapanis kasutatakse sagedamini viiefaasilisi samm-mootoreid.
③Samm-nurk: impulsssignaalile vastav mootori rootori pöörlemisnurk. Samm-mootori sammunurga arvutamise valem on järgmine
Sammu nurk = 360° ÷ (2mz)
m astmelise mootori faaside arv
Z on astmemootori rootori hammaste arv.
Ülaltoodud valemi kohaselt on kahefaasilise, kolmefaasilise ja viiefaasilise samm-mootori astmenurk vastavalt 1,8°, 1,2° ja 0,72°.
4. Pöördemoment: on mootori staatori mähise pöördemoment nimivoolu ulatuses, kuid rootor ei pöörle ja staator lukustab rootori. Pöördemoment on samm-mootori kõige olulisem parameeter ja mootori valiku peamine alus.
5. Positsioneerimismoment: on pöördemoment, mis on vajalik rootori pööramiseks välise jõu abil, kui mootoril ei ole voolu. Pöördemoment on üks mootori jõudlusnäitajaid. Kui muud parameetrid on samad, siis mida väiksem on positsioneerimismoment, seda väiksem on "piluefekt" ja seda soodsam on mootori sujuv töötamine madalatel kiirustel. Pöördemomendi ja sageduskarakteristikud: see viitab peamiselt venitatud pöördemomendi ja sageduskarakteristikutele. Mootor suudab teatud kiirusel stabiilselt töötada maksimaalse pöördemomendiga ilma sammu kaotamata. Momendi-sageduse kõverat kasutatakse maksimaalse pöördemomendi ja kiiruse (sageduse) vahelise seose kirjeldamiseks ilma sammu kaotamata. Pöördemomendi ja sageduskõver on samm-mootori oluline parameeter ja mootori valiku peamine alus.
6 Nimivool: mootori mähisevool, mis on vajalik nimipöördemomendi säilitamiseks, efektiivväärtus
4. Punktide valimine
Tööstuslikes rakendustes kasutatakse astmemootori kiirust kuni 600–1500 p/min. Suurema kiiruse korral võib kaaluda suletud ahelaga astmemootori ajamit või valida sobivama servomootori programmi astmemootori valimiseks (vt allolevat joonist).
(1) Astmenurga valik
Mootori faaside arvu järgi on kolme tüüpi astmenurki: 1,8° (kahefaasiline), 1,2° (kolmefaasiline) ja 0,72° (viiefaasiline). Muidugi on viiefaasilisel astmenurgal suurim täpsus, kuid selle mootor ja draiver on kallimad, mistõttu seda Hiinas harva kasutatakse. Lisaks kasutavad tavalised astmemootorid nüüd jaotusajami tehnoloogiat, kus allpool on 4 jaotust, on jaotusastmenurga täpsus endiselt tagatud, seega kui arvestada ainult astmenurga täpsuse näitajaid, saab viiefaasilise astmemootori asendada kahefaasilise või kolmefaasilise astmemootoriga. Näiteks 5 mm kruvikoormusega mingisuguse plii rakendamisel, kui kasutatakse kahefaasilist astmemootorit ja draiver on seatud neljale alajaotusele, on mootori impulsside arv pöörde kohta 200 x 4 = 800 ja impulsi ekvivalent on 5 ÷ 800 = 0,00625 mm = 6,25 μm, see täpsus võib vastata enamikule rakendusnõuetest.
(2) Staatilise pöördemomendi (hoidmismomendi) valik
Tavaliselt kasutatavate koormuse ülekandemehhanismide hulka kuuluvad sünkroonrihmad, hõõgniidid, hammaslatid ja hammasrattad jne. Kliendid arvutavad kõigepealt oma masina koormuse (peamiselt kiirendusmomendi pluss hõõrdemomendi) ja teisendavad selle mootori võllile vajalikuks koormusmomendiks. Seejärel, vastavalt elektrilillede nõutavale maksimaalsele töökiirusele, valitakse astmemootori ① sobiv hoidemoment vajaliku mootori kiiruse 300 p/min või väiksema rakendamiseks kahel erineval juhul: kui masina koormus teisendatakse mootori võllile vajalikuks koormusmomendiks T1, korrutatakse see koormusmoment ohutusteguriga SF (üldiselt 1,5–2,0), st astmemootori vajaliku hoidemomendiga Tn ②2. Rakenduste puhul, mis vajavad mootori kiirust 300 p/min või rohkem: määrake maksimaalne kiirus Nmax. Kui masina koormus teisendatakse mootori võllile vajalikuks koormusmomendiks T1, korrutatakse see koormusmoment ohutusteguriga SF (tavaliselt 2,5–3,5), mis annab hoidemomendi Tn. Vaadake joonist 4 ja valige sobiv mudel. Seejärel kasutage moment-sageduse kõverat kontrollimiseks ja võrdlemiseks: moment-sageduse kõveral vastab kasutaja poolt nõutav maksimaalne kiirus Nmax T2 maksimaalsele kadupöördemomendile, seega peaks maksimaalne kadupöördemoment T2 olema rohkem kui 20% suurem kui T1. Vastasel juhul on vaja valida uus mootor suurema pöördemomendiga ning kontrollida ja võrrelda uuesti vastavalt äsjavalitud mootori moment-sageduse kõverale.
(3) Mida suurem on mootori baasnumber, seda suurem on hoidemoment.
(4) Valige nimivoolu järgi sobiv astmeline draiver.
Näiteks kui mootori 57CM23 nimivool on 5A, siis sobita ajami maksimaalse lubatud vooluga üle 5A (pange tähele, et see on efektiivväärtus, mitte tippväärtus), vastasel juhul, kui valite ajami maksimaalseks vooluks ainult 3A, saab mootori maksimaalne väljundmoment olla vaid umbes 60%!
5, rakenduskogemus
(1) astmemootori madalsagedusliku resonantsi probleem
Alamjaotusega astmeline ajam on tõhus viis astmemootorite madalsagedusliku resonantsi vähendamiseks. Alla 150 p/min on alamjaotusega ajam mootori vibratsiooni vähendamisel väga efektiivne. Teoreetiliselt, mida suurem on alamjaotus, seda parem on samm-mootori vibratsiooni vähendamise efekt, kuid tegelikkuses suureneb alamjaotus 8 või 16-ni pärast seda, kui samm-mootori vibratsiooni vähendamise efekt on saavutanud äärmuse.
Viimastel aastatel on nii kodu- kui ka välismaal turule tulnud madalsagedusliku resonantsi vastaseid astmelisi draivereid, näiteks Leisai DM ja DM-S tooteseeria, mis kasutab madalsagedusliku resonantsi vastast tehnoloogiat. See draiverite seeria kasutab harmoonilist kompensatsiooni amplituudi ja faasi sobitamise kompensatsiooni abil, mis vähendab oluliselt astmelise mootori madalsageduslikku vibratsiooni, saavutades mootori madala vibratsiooni ja mürataseme.
(2) Samm-mootori alajaotuse mõju positsioneerimistäpsusele
Samm-mootori neljajaotusega ajamiahel mitte ainult ei paranda seadme liikumise sujuvust, vaid parandab ka seadmete positsioneerimistäpsust. Testid näitavad, et sünkroonse rihmülekandega liikumisplatvormil saab samm-mootori neljajaotusega mootorit igal sammul täpselt positsioneerida.
Postituse aeg: 11. juuni 2023