Principio di riscaldamento del motore passo-passo e tecnologia di controllo del processo di accelerazione e decelerazione

Principio di generazione del caloremotore passo-passo.

 

 

1. Di solito si vedono tutti i tipi di motori, quelli interni sono costituiti da nucleo di ferro e bobina di avvolgimento.L'avvolgimento presenta una resistenza, che se eccitata produrrà una perdita, la cui entità è proporzionale al quadrato della resistenza e della corrente, spesso definita perdita nel rame. Se la corrente non è la corrente continua standard o l'onda sinusoidale, si verificherà anche una perdita armonica; il nucleo presenta un effetto di isteresi a correnti parassite, che nel campo magnetico alternato produrrà anch'esso una perdita. La sua entità e il materiale, la corrente, la frequenza e la tensione, vengono chiamate perdite nel ferro. Le perdite nel rame e nel ferro si manifesteranno sotto forma di calore, influenzando così l'efficienza del motore. I motori passo-passo generalmente ricercano precisione di posizionamento e coppia in uscita, l'efficienza è relativamente bassa, la corrente è generalmente relativamente elevata e presenta elevate componenti armoniche. La frequenza di alternanza della corrente varia anche con la velocità, quindi i motori passo-passo generalmente generano calore, e la situazione è più grave rispetto ai motori a corrente alternata generici.

2, la gamma ragionevole dimotore passo-passoCalore.

La quantità di calore che il motore può sopportare dipende principalmente dal livello di isolamento interno del motore. Le prestazioni dell'isolamento interno ad alte temperature (130 gradi o più) prima di essere distrutto. Quindi, finché la temperatura interna non supera i 130 gradi, il motore non perderà l'anello e la temperatura superficiale sarà inferiore a 90 gradi in quel momento.

Pertanto, una temperatura superficiale del motore passo-passo di 70-80 gradi è normale. Un semplice metodo di misurazione della temperatura, un termometro a punta utile, consente di determinare approssimativamente: con la mano, toccandola per più di 1-2 secondi, la temperatura non supera i 60 gradi; con la mano, toccandola solo, circa 70-80 gradi; con poche gocce d'acqua evaporate rapidamente, la temperatura supera i 90 gradi.

3, motore passo-passoriscaldamento con variazioni di velocità.

Utilizzando la tecnologia di azionamento a corrente costante, i motori passo-passo a velocità statica e bassa mantengono la corrente costante per mantenere una coppia in uscita costante. Quando la velocità raggiunge un certo livello, il potenziale di controcorrente interno del motore aumenta, la corrente diminuisce gradualmente e anche la coppia diminuisce.

Pertanto, le condizioni di riscaldamento dovute alla perdita di rame dipenderanno dalla velocità. Velocità statiche e basse generano generalmente calore elevato, mentre l'alta velocità genera calore ridotto. Tuttavia, le perdite di ferro (sebbene in percentuale minore) non sono le stesse e il calore complessivo del motore è la somma delle due, quindi quanto sopra rappresenta solo la situazione generale.

4, l'impatto del calore.

Sebbene il calore del motore generalmente non ne influisca negativamente sulla durata, la maggior parte dei clienti non ne presta attenzione. Tuttavia, può avere un impatto negativo. Ad esempio, i diversi coefficienti di dilatazione termica delle parti interne del motore comportano variazioni nelle sollecitazioni strutturali e piccole variazioni nel traferro interno, che influiscono sulla risposta dinamica del motore, con conseguente facile perdita di passo ad alta velocità. Un altro esempio è rappresentato da alcune applicazioni in cui il calore eccessivo del motore non è consentito, come nel caso di apparecchiature medicali e apparecchiature di prova ad alta precisione, ecc. Pertanto, è necessario tenere sotto controllo il calore del motore.

5, come ridurre il calore del motore.

Ridurre la generazione di calore significa ridurre le perdite di rame e di ferro. Ridurre le perdite di rame in due direzioni, ridurre la resistenza e la corrente, il che richiede la selezione di una bassa resistenza e corrente nominale del motore il più possibile. Il motore bifase può essere utilizzato in serie senza un motore parallelo. Tuttavia, questo spesso contraddice i requisiti di coppia e alta velocità. Per il motore selezionato, è necessario utilizzare appieno la funzione di controllo automatico della metà corrente dell'azionamento e la funzione offline: la prima riduce automaticamente la corrente quando il motore è a riposo, mentre la seconda interrompe semplicemente la corrente.

Inoltre, l'azionamento a suddivisione, poiché la forma d'onda della corrente è prossima a quella sinusoidale, con meno armoniche, riduce anche il riscaldamento del motore. Esistono diversi modi per ridurre le perdite nel ferro, e il livello di tensione è correlato a questo. Sebbene un motore azionato ad alta tensione comporti un aumento delle caratteristiche ad alta velocità, comporta anche un aumento della generazione di calore. Pertanto, è necessario scegliere il giusto livello di tensione di azionamento, tenendo conto dell'alta velocità, della fluidità e del calore, del rumore e di altri indicatori.

Tecniche di controllo per i processi di accelerazione e decelerazione dei motori passo-passo.

Con l'uso diffuso dei motori passo-passo, anche lo studio del loro controllo sta aumentando. Se l'impulso del motore passo-passo cambia troppo rapidamente in fase di avvio o accelerazione, il rotore, a causa dell'inerzia, non riesce a seguire le variazioni del segnale elettrico, con conseguente blocco o perdita di passo. In fase di arresto o decelerazione, per lo stesso motivo, si può verificare un superamento del passo. Per prevenire blocchi, perdita di passo e sovraelongazione, è necessario migliorare la frequenza di lavoro e aumentare il controllo della velocità del motore passo-passo.

La velocità di un motore passo-passo dipende dalla frequenza degli impulsi, dal numero di denti del rotore e dal numero di battiti. La sua velocità angolare è proporzionale alla frequenza degli impulsi ed è sincronizzata con l'impulso. Pertanto, se il numero di denti del rotore e il numero di battiti sono determinati, la velocità desiderata può essere ottenuta controllando la frequenza degli impulsi. Poiché il motore passo-passo viene avviato con l'aiuto della sua coppia sincrona, la frequenza di avviamento non è elevata per evitare perdite di passo. In particolare, all'aumentare della potenza, il diametro del rotore aumenta, l'inerzia aumenta e la frequenza di avviamento e la frequenza massima di funzionamento possono differire fino a dieci volte.

Le caratteristiche della frequenza di avvio del motore passo-passo sono tali che l'avvio del motore passo-passo non può raggiungere direttamente la frequenza operativa, ma deve avere un processo di avvio, ovvero da una bassa velocità può gradualmente raggiungere la velocità operativa. L'arresto non può essere ridotto immediatamente a zero quando la frequenza operativa è in funzione, ma deve avere un processo di riduzione graduale della velocità ad alta velocità fino a zero.

 

La coppia di uscita del motore passo-passo diminuisce con l'aumentare della frequenza degli impulsi; maggiore è la frequenza di avvio, minore è la coppia di avvio e minore è la capacità di azionare il carico. L'avvio causerà una perdita di passo e l'arresto si verificherà in caso di overshoot. Per far sì che il motore passo-passo raggiunga rapidamente la velocità richiesta senza perdere passo o overshoot, la chiave è rendere il processo di accelerazione e la coppia di accelerazione necessaria per sfruttare appieno la coppia fornita dal motore passo-passo a ciascuna frequenza operativa e non superare tale coppia. Pertanto, il funzionamento del motore passo-passo deve generalmente attraversare le tre fasi di accelerazione, velocità uniforme e decelerazione, il tempo di accelerazione e decelerazione deve essere il più breve possibile e il tempo di velocità costante il più lungo possibile. Soprattutto nei lavori che richiedono una risposta rapida, il tempo di esecuzione dal punto di avvio alla fine deve essere il più breve possibile, il che richiede accelerazione, il processo di decelerazione è il più breve possibile, mentre la velocità massima a velocità costante.

 

Scienziati e tecnici in patria e all'estero hanno condotto molte ricerche sulla tecnologia di controllo della velocità dei motori passo-passo e hanno stabilito una varietà di modelli matematici di controllo dell'accelerazione e della decelerazione, come il modello esponenziale, il modello lineare, ecc., e sulla base di questa progettazione e sviluppo di una varietà di circuiti di controllo per migliorare le caratteristiche di movimento dei motori passo-passo, per promuovere la gamma di applicazioni dei motori passo-passo. L'accelerazione e la decelerazione esponenziale tengono conto delle caratteristiche intrinseche del momento-frequenza dei motori passo-passo, sia per garantire che il motore passo-passo sia in movimento senza perdere passo, ma anche per dare pieno gioco alle caratteristiche intrinseche del motore, ridurre il tempo di velocità di sollevamento, ma a causa delle variazioni del carico del motore, è difficile da ottenere mentre l'accelerazione e la decelerazione lineari considerano solo il motore nell'intervallo di capacità di carico della velocità angolare e l'impulso proporzionale a questa relazione, non a causa delle fluttuazioni della tensione di alimentazione, dell'ambiente di carico e delle caratteristiche del cambiamento, questo metodo di accelerazione è costante, lo svantaggio è che non considera completamente la coppia di uscita del motore passo-passo Con le caratteristiche di velocità modifica, il motore passo-passo ad alta velocità si troverà fuori passo.

 

Questa è un'introduzione al principio di riscaldamento e alla tecnologia di controllo del processo di accelerazione/decelerazione dei motori passo-passo.

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