1. Che cos'è un motore passo-passo?
Un motore passo-passo è un attuatore che converte gli impulsi elettrici in spostamento angolare. In parole semplici: quando il driver del motore passo-passo riceve un segnale a impulsi, aziona il motore per farlo ruotare di un angolo fisso (e di un passo) nella direzione impostata. È possibile controllare il numero di impulsi per controllare lo spostamento angolare, in modo da ottenere un posizionamento preciso; allo stesso tempo, è possibile controllare la frequenza degli impulsi per controllare la velocità e l'accelerazione di rotazione del motore, in modo da ottenere la regolazione della velocità.
2. Che tipi di motori passo-passo esistono?
Esistono tre tipi di motori passo-passo: a magneti permanenti (PM), reattivi (VR) e ibridi (HB). I motori passo-passo a magneti permanenti sono generalmente bifase, con coppia e volume ridotti, e l'angolo di passo è generalmente di 7,5 o 15 gradi; i motori passo-passo reattivi sono generalmente trifase, con coppia elevata e angolo di passo di 1,5 gradi, ma sono rumorosi e vibrano molto. In Europa, negli Stati Uniti e in altri paesi sviluppati sono stati abbandonati negli anni '80; i motori passo-passo ibridi combinano i vantaggi del tipo a magneti permanenti con quelli del tipo reattivo. Si dividono in bifase e pentafase: l'angolo di passo bifase è generalmente di 1,8 gradi e quello pentafase di 0,72 gradi. Questo tipo di motore passo-passo è il più diffuso.
3. Qual è la coppia di tenuta (HOLDING TORQUE)?
La coppia di mantenimento (HOLDING TORQUE) si riferisce alla coppia che lo statore esercita sul rotore quando il motore passo-passo è alimentato ma non ruota. È uno dei parametri più importanti di un motore passo-passo e, solitamente, la coppia di un motore passo-passo a basse velocità è vicina alla coppia di mantenimento. Poiché la coppia di uscita di un motore passo-passo diminuisce con l'aumentare della velocità e la potenza di uscita varia con l'aumentare della velocità, la coppia di mantenimento diventa uno dei parametri più importanti per la misurazione di un motore passo-passo. Ad esempio, quando si parla di un motore passo-passo da 2 N·m, ci si riferisce a un motore passo-passo con una coppia di mantenimento di 2 N·m, senza indicazioni particolari.
4. Cos'è la coppia di sgancio?
La coppia di bloccaggio (DETENT TORQUE) è la coppia con cui lo statore blocca il rotore quando il motore passo-passo non è alimentato. In Cina, il termine "coppia di bloccaggio" non viene tradotto in modo uniforme, il che può facilmente generare fraintendimenti; poiché il rotore del motore passo-passo reattivo non è costituito da un materiale a magneti permanenti, non presenta coppia di bloccaggio.
5. Qual è la precisione del motore passo-passo? È cumulativa?
In genere, la precisione di un motore passo-passo è del 3-5% dell'angolo di passo e non è cumulativa.
6. Qual è la temperatura massima consentita sulla superficie esterna del motore passo-passo?
L'elevata temperatura del motore passo-passo smagnetizza innanzitutto il materiale magnetico del motore, causando una perdita di coppia o addirittura la perdita di sincronismo. Pertanto, la temperatura massima consentita per la parte esterna del motore dipende dal punto di smagnetizzazione del materiale magnetico del singolo motore. In generale, il punto di smagnetizzazione del materiale magnetico è superiore a 130 gradi Celsius, e in alcuni casi può superare i 200 gradi Celsius. Di conseguenza, è del tutto normale che la temperatura esterna del motore passo-passo si mantenga tra gli 80 e i 90 gradi Celsius.
7. Perché la coppia del motore passo-passo diminuisce all'aumentare della velocità di rotazione?
Quando il motore passo-passo ruota, l'induttanza di ciascuna fase dell'avvolgimento del motore genera una forza elettromotrice inversa; maggiore è la frequenza, maggiore è la forza elettromotrice inversa. Sotto l'effetto di questa forza, la corrente di fase del motore diminuisce all'aumentare della frequenza (o velocità), il che comporta una diminuzione della coppia.
8. Perché il motore passo-passo funziona normalmente a basse velocità, ma se la velocità supera una certa soglia non si avvia ed emette un fischio?
Il motore passo-passo ha un parametro tecnico: la frequenza di avviamento a vuoto. Si tratta della frequenza di impulso con cui il motore passo-passo si avvia normalmente in assenza di carico. Se la frequenza di impulso è superiore a questo valore, il motore non si avvia correttamente e potrebbe perdere un passo o bloccarsi. In presenza di un carico, la frequenza di avviamento deve essere inferiore. Se si desidera che il motore raggiunga un'elevata velocità di rotazione, la frequenza di impulso deve essere aumentata, ovvero la frequenza di avviamento deve essere bassa e poi incrementata fino alla frequenza desiderata (velocità del motore da bassa ad alta) con una certa accelerazione.
9. Come superare le vibrazioni e il rumore di un motore passo-passo ibrido bifase a bassa velocità?
Vibrazioni e rumore sono svantaggi intrinseci dei motori passo-passo quando ruotano a basse velocità, che possono essere generalmente superati mediante i seguenti programmi:
A. Se il motore passo-passo si trova a lavorare nella zona di risonanza, quest'ultima può essere evitata modificando la trasmissione meccanica, ad esempio il rapporto di riduzione;
B. Adottare il driver con funzione di suddivisione, che è il metodo più comunemente utilizzato e più semplice;
C. Sostituire con un motore passo-passo con un angolo di passo inferiore, come un motore passo-passo trifase o pentafase;
D. Passare ai servomotori a corrente alternata, che possono eliminare quasi completamente vibrazioni e rumore, ma a un costo maggiore;
E. Nell'albero motore con smorzatore magnetico, il mercato offre tali prodotti, ma la struttura meccanica presenta modifiche più consistenti.
10. La suddivisione dell'unità rappresenta la precisione?
L'interpolazione dei motori passo-passo è essenzialmente una tecnologia di smorzamento elettronico (si veda la relativa letteratura), il cui scopo principale è attenuare o eliminare le vibrazioni a bassa frequenza del motore passo-passo, mentre il miglioramento della precisione di funzionamento del motore è solo una funzione secondaria della tecnologia di interpolazione. Ad esempio, per un motore passo-passo ibrido bifase con un angolo di passo di 1,8°, se il numero di interpolazioni del driver di interpolazione è impostato su 4, la risoluzione di funzionamento del motore è di 0,45° per impulso. La possibilità che la precisione del motore raggiunga o si avvicini a 0,45° dipende anche da altri fattori, come la precisione del controllo della corrente di interpolazione del driver di interpolazione. La precisione del driver di suddivisione può variare notevolmente tra i diversi produttori; maggiore è il numero di punti di suddivisione, più difficile è il controllo della precisione.
11. Qual è la differenza tra il collegamento in serie e il collegamento in parallelo di un motore passo-passo ibrido quadrifase e del relativo driver?
Il motore passo-passo ibrido quadrifase è generalmente azionato da un driver bifase; pertanto, il collegamento può essere effettuato in serie o in parallelo per utilizzare il motore bifase. Il collegamento in serie è generalmente utilizzato quando la velocità del motore è relativamente elevata e la corrente di uscita richiesta dal driver è pari a 0,7 volte la corrente di fase del motore, riducendo così il riscaldamento del motore. Il collegamento in parallelo è generalmente utilizzato quando la velocità del motore è relativamente elevata (noto anche come collegamento ad alta velocità) e la corrente di uscita richiesta dal driver è pari a 1,4 volte la corrente di fase del motore, riducendo così il riscaldamento del motore.
12. Come determinare l'alimentazione CC del driver del motore passo-passo?
A. Determinazione della tensione
La tensione di alimentazione dei driver per motori passo-passo ibridi ha generalmente un ampio intervallo (ad esempio, la tensione di alimentazione dell'IM483 è compresa tra 12 e 48 V CC). La tensione di alimentazione viene solitamente selezionata in base alla velocità di funzionamento e ai requisiti di risposta del motore. Se la velocità di funzionamento del motore è elevata o il requisito di risposta è rapido, anche il valore della tensione sarà elevato, ma bisogna fare attenzione che l'ondulazione della tensione di alimentazione non superi la tensione di ingresso massima del driver, altrimenti il driver potrebbe danneggiarsi.
B. Determinazione della corrente
La corrente di alimentazione viene generalmente determinata in base alla corrente di fase di uscita I del driver. Se si utilizza un alimentatore lineare, la corrente di alimentazione può essere da 1,1 a 1,3 volte I. Se si utilizza un alimentatore switching, la corrente di alimentazione può essere da 1,5 a 2,0 volte I.
13. In quali circostanze viene generalmente utilizzato il segnale offline FREE del driver per motori passo-passo ibridi?
Quando il segnale FREE è basso, la corrente in uscita dal driver al motore viene interrotta e il rotore del motore si trova in stato libero (offline). In alcune apparecchiature di automazione, se è necessario ruotare l'albero motore direttamente (manualmente) quando l'azionamento non è alimentato, è possibile impostare il segnale FREE su basso per disattivare il motore ed eseguire operazioni o regolazioni manuali. Al termine dell'operazione manuale, impostare nuovamente il segnale FREE su alto per riprendere il controllo automatico.
14. Qual è il modo più semplice per regolare il senso di rotazione di un motore passo-passo bifase quando è alimentato?
È sufficiente allineare i terminali A+ e A- (o B+ e B-) del cablaggio del motore e del driver.
15. Qual è la differenza tra motori passo-passo ibridi bifase e pentafase per le diverse applicazioni?
Domanda e risposta:
In generale, i motori bifase con ampi angoli di passo presentano buone caratteristiche ad alta velocità, ma hanno una zona di vibrazione a bassa velocità. I motori a cinque fasi hanno un angolo di passo ridotto e funzionano in modo più fluido a basse velocità. Pertanto, quando i requisiti di precisione di funzionamento del motore sono elevati, e soprattutto nella sezione a bassa velocità (generalmente inferiore a 600 giri/min) è opportuno utilizzare un motore a cinque fasi; al contrario, se si ricercano prestazioni elevate ad alta velocità, dove precisione e fluidità non sono requisiti particolarmente stringenti, è consigliabile optare per un motore bifase, più economico. Inoltre, la coppia dei motori a cinque fasi è solitamente superiore a 2 Nm; per applicazioni a bassa coppia, si utilizzano generalmente motori bifase, mentre il problema della fluidità a bassa velocità può essere risolto utilizzando un azionamento suddiviso.
Data di pubblicazione: 12 settembre 2024