Motors pas a pases pot utilitzar per al control de velocitat i el control de posicionament sense l'ús de dispositius de retroalimentació (és a dir, control de bucle obert), de manera que aquesta solució d'accionament és econòmica i fiable. En els equips d'automatització, els instruments, l'accionament pas a pas s'ha utilitzat molt àmpliament. Però molts usuaris de personal tècnic sobre com triar el motor pas a pas adequat, com obtenir el millor rendiment de l'accionament pas a pas o tenen més preguntes. Aquest article tracta la selecció de motors pas a pas, centrant-se en l'aplicació d'alguna experiència en enginyeria de motors pas a pas, espero que la popularització dels motors pas a pas en equips d'automatització tingui un paper de referència.
1. Introducció demotor pas a pas
El motor pas a pas també es coneix com a motor d'impulsos o motor pas a pas. Avança un cert angle cada vegada que l'estat d'excitació canvia segons el senyal d'impuls d'entrada i roman estacionari en una determinada posició quan l'estat d'excitació roman sense canvis. Això permet que el motor pas a pas converteixi el senyal d'impuls d'entrada en un desplaçament angular corresponent per a la sortida. Controlant el nombre d'impulsos d'entrada, es pot determinar amb precisió el desplaçament angular de la sortida per aconseguir el millor posicionament; i controlant la freqüència dels impulsos d'entrada, es pot controlar amb precisió la velocitat angular de la sortida i aconseguir l'objectiu de la regulació de la velocitat. A finals de la dècada de 1960, van sorgir una varietat de motors pas a pas pràctics, i els darrers 40 anys han vist un ràpid desenvolupament. Els motors pas a pas han estat capaços de funcionar al costat dels motors de corrent continu, motors asíncrons, així com motors síncrons, convertint-se en un tipus bàsic de motor. Hi ha tres tipus de motors pas a pas: reactiu (tipus VR), imant permanent (tipus PM) i híbrid (tipus HB). El motor pas a pas híbrid combina els avantatges de les dues primeres formes de motor pas a pas. El motor pas a pas consta d'un rotor (nucli del rotor, imants permanents, eix, coixinets de boles), un estator (bobinat, nucli de l'estator), tapes frontals i posteriors, etc. El motor pas a pas híbrid bifàsic més típic té un estator amb 8 dents grans, 40 dents petites i un rotor amb 50 dents petites; un motor trifàsic té un estator amb 9 dents grans, 45 dents petites i un rotor amb 50 dents petites.
2. Principi de control
Elmotor pas a pasno es pot connectar directament a la font d'alimentació, ni pot rebre directament senyals d'impulsos elèctrics, s'ha de realitzar a través d'una interfície especial: el controlador del motor pas a pas per interactuar amb la font d'alimentació i el controlador. El controlador del motor pas a pas generalment està compost per un distribuïdor d'anell i un circuit amplificador de potència. El divisor d'anell rep els senyals de control del controlador. Cada vegada que es rep un senyal d'impuls, la sortida del divisor d'anell es converteix una vegada, de manera que la presència o absència i la freqüència del senyal d'impuls poden determinar si la velocitat del motor pas a pas és alta o baixa, accelerant o desaccelerant per iniciar o aturar. El distribuïdor d'anell també ha de controlar el senyal de direcció del controlador per determinar si les transicions d'estat de sortida són en ordre positiu o negatiu i, per tant, determinar la direcció del motor pas a pas.
3. Paràmetres principals
①Número de bloc: principalment 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86, etc.
②Número de fase: el nombre de bobines dins del motor pas a pas. El número de fase del motor pas a pas generalment és bifàsic, trifàsic i pentafàsic. La Xina utilitza principalment motors pas a pas bifàsics, i els trifàsics també tenen algunes aplicacions. El Japó utilitza més sovint motors pas a pas pentafàsics.
③Angle de pas: corresponent a un senyal de pols, el desplaçament angular de la rotació del rotor del motor. La fórmula de càlcul de l'angle de pas del motor pas a pas és la següent
Angle de pas = 360° ÷ (2mz)
m el nombre de fases d'un motor pas a pas
Z és el nombre de dents del rotor d'un motor pas a pas.
Segons la fórmula anterior, l'angle de pas dels motors pas a pas bifàsics, trifàsics i pentafàsics és d'1,8°, 1,2° i 0,72° respectivament.
④ Parell de retenció: és el parell de l'enrotllament de l'estator del motor a través del corrent nominal, però el rotor no gira, l'estator bloqueja el rotor. El parell de retenció és el paràmetre més important dels motors pas a pas i és la base principal per a la selecció del motor.
⑤ Parell de posicionament: és el parell necessari per fer girar el rotor amb una força externa quan el motor no passa corrent. El parell és un dels indicadors de rendiment per avaluar el motor. En el cas que altres paràmetres siguin iguals, com més petit sigui el parell de posicionament, l'"efecte ranura" és menor, més beneficiós serà per a la suavitat del motor funcionant a baixa velocitat. Característiques de freqüència de parell: es refereix principalment a les característiques de freqüència de parell prolongat. El motor funciona de manera estable a una determinada velocitat i pot suportar el parell màxim sense perdre el pas. La corba de freqüència de parell s'utilitza per descriure la relació entre el parell màxim i la velocitat (freqüència) sense perdre el pas. La corba de freqüència de parell és un paràmetre important del motor pas a pas i és la base principal per a la selecció del motor.
⑥ Corrent nominal: el corrent de bobinatge del motor necessari per mantenir el parell nominal, el valor efectiu
4. Selecció de punts
En aplicacions industrials, la velocitat del motor pas a pas s'utilitza fins a 600 ~ 1500 rpm. Per a una velocitat més alta, podeu considerar un accionament de motor pas a pas en bucle tancat o triar un programa de servoaccionament més adequat per seleccionar el motor pas a pas (vegeu la figura següent).
(1) Elecció de l'angle del pas
Segons el nombre de fases del motor, hi ha tres tipus d'angle de pas: 1,8° (bifàsic), 1,2° (trifàsic), 0,72° (pentifàsic). Per descomptat, l'angle de pas de cinc fases té la màxima precisió, però el seu motor i controlador són més cars, per la qual cosa rarament s'utilitza a la Xina. A més, els controladors pas a pas convencionals ara utilitzen tecnologia d'accionament de subdivisió. En les 4 subdivisions següents, la precisió de l'angle de pas de subdivisió encara es pot garantir, de manera que si es tenen en compte només els indicadors de precisió de l'angle de pas, el motor pas a pas de cinc fases es pot substituir per un motor pas a pas bifàsic o trifàsic. Per exemple, en l'aplicació d'algun tipus de cable per a una càrrega de cargol de 5 mm, si s'utilitza un motor pas a pas bifàsic i el controlador està configurat en 4 subdivisions, el nombre d'impulsos per revolució del motor és de 200 x 4 = 800, i l'equivalent d'impulsos és de 5 ÷ 800 = 0,00625 mm = 6,25 μm, aquesta precisió pot complir la majoria dels requisits de l'aplicació.
(2) Selecció de parell estàtic (parell de manteniment)
Els mecanismes de transmissió de càrrega més utilitzats inclouen corretges síncrones, barres de filament, pinyó i cremallera, etc. Els clients primer calculen la càrrega de la seva màquina (principalment el parell d'acceleració més el parell de fricció) convertida al parell de càrrega requerit a l'eix del motor. A continuació, segons la velocitat màxima de funcionament requerida pels fluxos elèctrics, els dos casos d'ús diferents següents per triar el parell de retenció adequat del motor pas a pas ① per a l'aplicació de la velocitat del motor requerida de 300 pm o menys: si la càrrega de la màquina es converteix al parell de càrrega requerit de l'eix del motor T1, aquest parell de càrrega es multiplica per un factor de seguretat SF (generalment pres com 1,5-2,0), és a dir, el parell de retenció del motor pas a pas requerit Tn ②2 per a Per a aplicacions que requereixen una velocitat del motor de 300 pm o més: configureu la velocitat màxima Nmax, si la càrrega de la màquina es converteix a l'eix del motor, el parell de càrrega requerit és T1, aquest parell de càrrega es multiplica per un factor de seguretat SF (normalment 2,5-3,5), que dóna el parell de retenció Tn. Consulteu la Figura 4 i seleccioneu un model adequat. A continuació, utilitzeu la corba moment-freqüència per comprovar i comparar: a la corba moment-freqüència, la velocitat màxima Nmax requerida per l'usuari correspon al parell de pas perdut màxim de T2, i aleshores el parell de pas perdut màxim T2 hauria de ser més d'un 20% més gran que T1. En cas contrari, cal seleccionar un motor nou amb un parell més gran i comprovar i comparar de nou segons la corba de freqüència de parell del motor recentment seleccionat.
(3) Com més gran sigui el número base del motor, més gran serà el parell de retenció.
(4) segons el corrent nominal per seleccionar el controlador pas a pas corresponent.
Per exemple, si el corrent nominal d'un motor 57CM23 és de 5A, aleshores si el corrent màxim permès del variador és superior a 5A (tingueu en compte que és el valor efectiu en lloc del pic); en cas contrari, si trieu un corrent màxim de només 3A per al variador, el parell de sortida màxim del motor només pot ser d'aproximadament el 60%!
5, experiència en l'aplicació
(1) problema de ressonància de baixa freqüència del motor pas a pas
L'accionament pas a pas de subdivisió és una manera eficaç de reduir la ressonància de baixa freqüència dels motors pas a pas. Per sota de 150 rpm, l'accionament de subdivisió és molt eficaç per reduir la vibració del motor. Teòricament, com més gran sigui la subdivisió, millor serà l'efecte en la reducció de la vibració del motor pas a pas, però la situació real és que la subdivisió augmenta a 8 o 16 després que l'efecte de millora en la reducció de la vibració del motor pas a pas hagi arribat a l'extrem.
En els darrers anys, hi ha hagut controladors de pas a pas anti-ressonància de baixa freqüència llistats tant a nivell nacional com internacional, la sèrie de productes DM i DM-S de Leisai, amb tecnologia de ressonància anti-baixa freqüència. Aquesta sèrie de controladors utilitza compensació harmònica, mitjançant la compensació d'amplitud i adaptació de fase, pot reduir considerablement la vibració de baixa freqüència del motor pas a pas, per aconseguir un funcionament del motor amb baixes vibracions i baix soroll.
(2) L'impacte de la subdivisió del motor pas a pas en la precisió del posicionament
El circuit d'accionament de subdivisió del motor pas a pas no només pot millorar la suavitat del moviment del dispositiu, sinó que també pot millorar eficaçment la precisió de posicionament de l'equip. Les proves mostren que: a la plataforma de moviment de corretja síncrona, subdivisió del motor pas a pas 4, el motor es pot posicionar amb precisió a cada pas.
Data de publicació: 11 de juny de 2023