Доброго времени суток форумчане!
Подскажите как посчитать максимальную скорость вращения Шагового двигателя и вообще от чего она зависит?
Как посчитать максимальную скорость вращения Шагового Двиг?
Модераторы: Dj_smart, life, koolhatcker
Вообще то максимальная скорость вращения завист от множества факторов
Для простых расчетов можно выделить две характеристики шагового двигателя :
1)Угол шага(у большинства двигателей-1,8град)
2)Максимальная приемистость Гц(в среднем в районе 1600гц)
Тоесть чтобы совершить 1 оборот вала на двиг нужно подать 360/1,8=200 имп
Поэтому максимальная скорость вращения такого двиг будет
1600/200=8об/сек или 480 об/мин
Для простых расчетов можно выделить две характеристики шагового двигателя :
1)Угол шага(у большинства двигателей-1,8град)
2)Максимальная приемистость Гц(в среднем в районе 1600гц)
Тоесть чтобы совершить 1 оборот вала на двиг нужно подать 360/1,8=200 имп
Поэтому максимальная скорость вращения такого двиг будет
1600/200=8об/сек или 480 об/мин
-
Trudogolik
- КУМ
- Сообщения: 6126
- Зарегистрирован: 26 авг 2009, 00:00
- Имя: Николай Иосифович
- Откуда: Инта респ. Коми, 2000 км от Москвы на север!
- Контактная информация:
Если б все было так просто! А напряжение питания? А способ питания? А нагрузка? А трение? А инерция?
Еще кажется никто в форуме не произвел полного расчета скоростных характеристик шагового двигателя, нагруженного реальным приводом. Потому как невозможно в любительских условиях учесть все параметры, влияющие на скорость вращения.
Еще кажется никто в форуме не произвел полного расчета скоростных характеристик шагового двигателя, нагруженного реальным приводом. Потому как невозможно в любительских условиях учесть все параметры, влияющие на скорость вращения.
Моя страница для тех, кто ищет ЧПУ выжигатели: https://vk.com/club153912868
Самое ценное в этом мире - информация.
Мы рады предложить вам ее в подарок!
Самое ценное в этом мире - информация.
Мы рады предложить вам ее в подарок!
нет это не одно и тоже но эти характеристики взаимосвязаны5554555 писал(а):2)Максимальная приемистость Гц(в среднем в районе 1600гц) - Это тоже самое что номинальная индуктивность фазы в одной обмотке?
Вы все верно пишете,поэтому я и написал что зависит от множества факторов,и ваш перечень можно увеличить еще в несколько разTrudogolik писал(а):Если б все было так просто! А напряжение питания? А способ питания? А нагрузка? А трение? А инерция?
Еще кажется никто в форуме не произвел полного расчета скоростных характеристик шагового двигателя, нагруженного реальным приводом. Потому как невозможно в любительских условиях учесть все параметры, влияющие на скорость вращения.
Приведенный мной расчет оценочный,а вот чтобы максимально приблизится к оценочной величине и применяются разного рода ухищрения и чем больше мощность двигателя тем это сложнее[/u]
Последний раз редактировалось blade_R 09 май 2011, 11:54, всего редактировалось 1 раз.
По этим параметрам можно подобрать драйвер двигателя и напряжение питаня драйвера , но здесь еще нет тока обмотки5554555 писал(а):скажем так, К ПРИМЕРУ возможно-ли раскрутить движок
fl110:
25H\m
27mH-индуктивность обмотки
2,9- сопротивление обмотки
1,8 - шаго-угол
до скорости хотя-бы 2000об\мин с падением момента в половину?
Для оценки падения момента в зависимости от скорости вращения в паспортных данных двигателя имеется график зависимости момента от частоты (который продавцы ШД зачастую стараются не афишировать)
ПС если вы приведете полноле название двигателя я смогу ответить точно на ваш вопрос
-
ur3vcd
- Станкостроитель
- Сообщения: 145
- Зарегистрирован: 31 авг 2009, 00:00
- Откуда: Украина, Светловодск
- Контактная информация:
Чтобы выжать максимальную скорость с шагового двигателя нужно его правильно питать и побороть несколько основных врагов:
- первый враг, это индуктивность обмотки. Ток в обмотке не может появится мгновенно, а нарастает линейно. Чем выше напряжение питания и меньше индуктивность - тем быстрее нарастет ток. По сему нужно выбирать моторы с меньшей индуктивностью и контроллеры питать большим напряжением.
- второй враг - это остаточная намагниченность. Т.к. ток в индуктивности не нарастает мгновенно, он также не исчезает мгновенно. Если питать обмотку простыми транзисторными ключами, то в тот момент когда напряжение от обмотки будет отключаться, на обмотке появляется напряжение самоиндукции (перевернутое по полярности относительно основного питающего). А сердечник катушки продолжает оставаться намагниченным! Это приводит к тому, что полюс ротора при включенной катушке притягивается к ней, а когда напряжение снимается и он должен проворачиваться дальше, остаточная намагниченность тянет его обратно. Побороть это можно только быстро размагнитив катушку, приложив к ней импульс напряжения противоположной полярности. В упрощенном виде просто ставят диод (который гасит напряжение самоиндукции и разряжает катушку), но это работает только на биполярном контроллере. Если я не ошибаюсь, то в биполярных контроллерах эта проблемма автоматически снимается, т.к. там происходит инверсия тока в обмотке.
- третий враг это инерция. Из-за того, что мотор при подробном рассмотрении вращается рывками, то с большой масой врящающейся части нужно прикладывать большие усилия чтобы преодолеть момент инерции и успеть провернуть ротор на шаг. Как ни странно борятся этим двумя противоположными методами - облегчают массу вращающейся части, что облегчает старт/стоповый принцип вращения. Или на оборот увеличивают массу (ставят маховик!), что позволяет проходит полюса практически не останавливаясь на них. Но такой способ может только плавно раскрутить вал ШД бо больших оборотов и так-же плавно замедлить. Ещё ставят эластичные муфты, которые позволяют валу ШД в пределах нескольких шагов рывками менять свое положение, не принимая нагрузку основного механизма.
- есть ещё множество других причин, недающих разгонять мотор до больших скоростей, но я думаю они не так сильно мешают как перечисленные выше.
Чтобы понять как разогнать мотор до максимальных скоростей, нужно подробно разобраться в принципе работы ШД и способах упраления им.
- первый враг, это индуктивность обмотки. Ток в обмотке не может появится мгновенно, а нарастает линейно. Чем выше напряжение питания и меньше индуктивность - тем быстрее нарастет ток. По сему нужно выбирать моторы с меньшей индуктивностью и контроллеры питать большим напряжением.
- второй враг - это остаточная намагниченность. Т.к. ток в индуктивности не нарастает мгновенно, он также не исчезает мгновенно. Если питать обмотку простыми транзисторными ключами, то в тот момент когда напряжение от обмотки будет отключаться, на обмотке появляется напряжение самоиндукции (перевернутое по полярности относительно основного питающего). А сердечник катушки продолжает оставаться намагниченным! Это приводит к тому, что полюс ротора при включенной катушке притягивается к ней, а когда напряжение снимается и он должен проворачиваться дальше, остаточная намагниченность тянет его обратно. Побороть это можно только быстро размагнитив катушку, приложив к ней импульс напряжения противоположной полярности. В упрощенном виде просто ставят диод (который гасит напряжение самоиндукции и разряжает катушку), но это работает только на биполярном контроллере. Если я не ошибаюсь, то в биполярных контроллерах эта проблемма автоматически снимается, т.к. там происходит инверсия тока в обмотке.
- третий враг это инерция. Из-за того, что мотор при подробном рассмотрении вращается рывками, то с большой масой врящающейся части нужно прикладывать большие усилия чтобы преодолеть момент инерции и успеть провернуть ротор на шаг. Как ни странно борятся этим двумя противоположными методами - облегчают массу вращающейся части, что облегчает старт/стоповый принцип вращения. Или на оборот увеличивают массу (ставят маховик!), что позволяет проходит полюса практически не останавливаясь на них. Но такой способ может только плавно раскрутить вал ШД бо больших оборотов и так-же плавно замедлить. Ещё ставят эластичные муфты, которые позволяют валу ШД в пределах нескольких шагов рывками менять свое положение, не принимая нагрузку основного механизма.
- есть ещё множество других причин, недающих разгонять мотор до больших скоростей, но я думаю они не так сильно мешают как перечисленные выше.
Чтобы понять как разогнать мотор до максимальных скоростей, нужно подробно разобраться в принципе работы ШД и способах упраления им.
-
5554555
- Станкостроитель
- Сообщения: 58
- Зарегистрирован: 04 ноя 2010, 01:00
- Откуда: Украина, Харьков
- Контактная информация:
Спасибо за развёрнутый ответ! Кое-чего из вышесказанного не знал!ur3vcd писал(а):Чтобы выжать максимальную скорость с шагового двигателя нужно его правильно питать и побороть несколько основных врагов:
- первый враг, это индуктивность обмотки. Ток в обмотке не может появится мгновенно, а нарастает линейно. Чем выше напряжение питания и меньше индуктивность - тем быстрее нарастет ток. По сему нужно выбирать моторы с меньшей индуктивностью и контроллеры питать большим напряжением.
- второй враг - это остаточная намагниченность. Т.к. ток в индуктивности не нарастает мгновенно, он также не исчезает мгновенно. Если питать обмотку простыми транзисторными ключами, то в тот момент когда напряжение от обмотки будет отключаться, на обмотке появляется напряжение самоиндукции (перевернутое по полярности относительно основного питающего). А сердечник катушки продолжает оставаться намагниченным! Это приводит к тому, что полюс ротора при включенной катушке притягивается к ней, а когда напряжение снимается и он должен проворачиваться дальше, остаточная намагниченность тянет его обратно. Побороть это можно только быстро размагнитив катушку, приложив к ней импульс напряжения противоположной полярности. В упрощенном виде просто ставят диод (который гасит напряжение самоиндукции и разряжает катушку), но это работает только на биполярном контроллере. Если я не ошибаюсь, то в биполярных контроллерах эта проблемма автоматически снимается, т.к. там происходит инверсия тока в обмотке.
- третий враг это инерция. Из-за того, что мотор при подробном рассмотрении вращается рывками, то с большой масой врящающейся части нужно прикладывать большие усилия чтобы преодолеть момент инерции и успеть провернуть ротор на шаг. Как ни странно борятся этим двумя противоположными методами - облегчают массу вращающейся части, что облегчает старт/стоповый принцип вращения. Или на оборот увеличивают массу (ставят маховик!), что позволяет проходит полюса практически не останавливаясь на них. Но такой способ может только плавно раскрутить вал ШД бо больших оборотов и так-же плавно замедлить. Ещё ставят эластичные муфты, которые позволяют валу ШД в пределах нескольких шагов рывками менять свое положение, не принимая нагрузку основного механизма.
- есть ещё множество других причин, недающих разгонять мотор до больших скоростей, но я думаю они не так сильно мешают как перечисленные выше.
Чтобы понять как разогнать мотор до максимальных скоростей, нужно подробно разобраться в принципе работы ШД и способах упраления им.
Изначально отвечая на конкретный вопрос я умышленно не хотел
нагружать человека теорией управления ШД ибо это очень обширный раздел науки и динамично развивающийся, поэтому изучить его в рамках этого форума не представляется возможным
да это и не нужно т.к проектировать устройства управления он не соберается
Насколько я понял ему нужно просто подобрать ШД для какого то конкретного устройва
нагружать человека теорией управления ШД ибо это очень обширный раздел науки и динамично развивающийся, поэтому изучить его в рамках этого форума не представляется возможным
да это и не нужно т.к проектировать устройства управления он не соберается
Насколько я понял ему нужно просто подобрать ШД для какого то конкретного устройва
-
5554555
- Станкостроитель
- Сообщения: 58
- Зарегистрирован: 04 ноя 2010, 01:00
- Откуда: Украина, Харьков
- Контактная информация:
Двигателя пока нет.blade_R писал(а):По этим параметрам можно подобрать драйвер двигателя и напряжение питаня драйвера , но здесь еще нет тока обмотки5554555 писал(а):скажем так, К ПРИМЕРУ возможно-ли раскрутить движок
fl110:
25H\m
27mH-индуктивность обмотки
2,9- сопротивление обмотки
1,8 - шаго-угол
до скорости хотя-бы 2000об\мин с падением момента в половину?
Для оценки падения момента в зависимости от скорости вращения в паспортных данных двигателя имеется график зависимости момента от частоты (который продавцы ШД зачастую стараются не афишировать)
ПС если вы приведете полноле название двигателя я смогу ответить точно на ваш вопрос
НО есть параметры нагрузок для искомого двигателя :
23-25 N\m-max
2000 об\мин-max (вообще чем больше тем лучше)
Двигатели ищутся для модернизации промышленного токарного станка 16а20(16к20)
Покамисть рассматриваю вариант возможно ли реализовать, привод на шаговых двигателях, который не уступал servo двигателям или незначительно уступал???
Если кто-нибудь ткнул пальцем на подходящий двигатель был-бы благодарен
2000 оборотов для ШД ...
Скорее всего вам нужно подбирать серво привод
Вот пример из того что было под рукой:
[img][img]http://www.cncfiles.su/photo/prew_8730_320.jpg[/img][/img]
Сдесь видно что падение момента на валу двигателя при разных режимах питания происходит приблизительно на 50% при частоте импульсов около1500гц ,при частоте около 4000 момент стремится к нулю
тоесть вы хотите заставить ШД работать на частоте 200*2000/60=6667гц
для этого примера такая скорость вращения не возможна
Скорее всего вам нужно подбирать серво привод
Вот пример из того что было под рукой:
[img][img]http://www.cncfiles.su/photo/prew_8730_320.jpg[/img][/img]
Сдесь видно что падение момента на валу двигателя при разных режимах питания происходит приблизительно на 50% при частоте импульсов около1500гц ,при частоте около 4000 момент стремится к нулю
тоесть вы хотите заставить ШД работать на частоте 200*2000/60=6667гц
для этого примера такая скорость вращения не возможна
5554555,
вот считай, http://www.piclist.com/techref/io/steppers.htm
вот считай, http://www.piclist.com/techref/io/steppers.htm
-
ur3vcd
- Станкостроитель
- Сообщения: 145
- Зарегистрирован: 31 авг 2009, 00:00
- Откуда: Украина, Светловодск
- Контактная информация:
Погодите опускать руки. Давайте разберемся - что такое серво привод и чем он отличается от ШД? Основное отличие в обратной связи. А так серва это, если я не ошибаюсь, обычный ШД, только типа шестифазного и у которого на 1 оборот всего несколько шагов. А точность позиционирования достигается применением обратной связи и микрошаговым режимом управления? Я прав?
Тогда давайте зададимся минимальной точностью позиционирования и установим повышающий редуктор, который скорость вращения вторичного вала поднимит до необходимой и в пределах заданной точности позиционирования? Единственный минус - прийдется использовать ШД достаточной мощности чтобы сохранить момент и если нехватит точности позиционирования, то прийдется использовать микрошаг. Вот и все решение проблеммы. Правда все вышесказанное ставит под угрозу главный козырь использования ШД вместо сервы - стоимость проекта.
Тогда давайте зададимся минимальной точностью позиционирования и установим повышающий редуктор, который скорость вращения вторичного вала поднимит до необходимой и в пределах заданной точности позиционирования? Единственный минус - прийдется использовать ШД достаточной мощности чтобы сохранить момент и если нехватит точности позиционирования, то прийдется использовать микрошаг. Вот и все решение проблеммы. Правда все вышесказанное ставит под угрозу главный козырь использования ШД вместо сервы - стоимость проекта.
-
ur3vcd
- Станкостроитель
- Сообщения: 145
- Зарегистрирован: 31 авг 2009, 00:00
- Откуда: Украина, Светловодск
- Контактная информация:
Можно и сюда. Просто вчера расписывать времени небыло.
На меня вышла одна Днепродзержинская фирма, торгующая ШД и сервами, ну и я позадалбывал их вопросами.
В итоге самый мощный ШД, который развивает 28H*m при 200 об/мин стоит 5100 грн. Если пропустить через повышающий обороты редуктор - момент упадет и тогда его нехватит. Т.е. это не вариант. Были ещё ШД с 50H*m по 6900 грн.
Серводвигатель развивающий 35H*m при 1500 об/мин имеет мощность 5,5 кВт (!!!) и комплект стоит 20000 грн.
Мощность слишком большая, чтобы городить самопальный контроллер управления сервой и тем более ШД.
Жаль конечно - мне казалось что на ШД будет проще, а оказалось что просто не реально.
P.S. цены мне назывались ориентировочные, без конкретных марок железа.
P.P.S. думаю что лучше, чтобы небыло сломанного телефона, позвонить им и все самому разузнать, или я могу переслать полученную от них документацию и прайсы. Их конт тел. 063-253-51-05 или 05692-705-35 (не рекламма!)
На меня вышла одна Днепродзержинская фирма, торгующая ШД и сервами, ну и я позадалбывал их вопросами.
В итоге самый мощный ШД, который развивает 28H*m при 200 об/мин стоит 5100 грн. Если пропустить через повышающий обороты редуктор - момент упадет и тогда его нехватит. Т.е. это не вариант. Были ещё ШД с 50H*m по 6900 грн.
Серводвигатель развивающий 35H*m при 1500 об/мин имеет мощность 5,5 кВт (!!!) и комплект стоит 20000 грн.
Мощность слишком большая, чтобы городить самопальный контроллер управления сервой и тем более ШД.
Жаль конечно - мне казалось что на ШД будет проще, а оказалось что просто не реально.
P.S. цены мне назывались ориентировочные, без конкретных марок железа.
P.P.S. думаю что лучше, чтобы небыло сломанного телефона, позвонить им и все самому разузнать, или я могу переслать полученную от них документацию и прайсы. Их конт тел. 063-253-51-05 или 05692-705-35 (не рекламма!)
Я вот никак не могу понять(с марками указанных вами станков не знаком)5554555 писал(а): Просто я уже понял что городить на ШД не вариант...
какую роль в токарном станке вы отводите искомому ШД,если вам нужны такие обороты как я понимаю для банального вращения детали вперед назад.
или вы ее еще собираетесь позиционировать во время вращения?
Опишите по возможности болие подробно что вы конкретно пытаетесь изготовить
-
Trudogolik
- КУМ
- Сообщения: 6126
- Зарегистрирован: 26 авг 2009, 00:00
- Имя: Николай Иосифович
- Откуда: Инта респ. Коми, 2000 км от Москвы на север!
- Контактная информация:
Ну тогда экономить не получится, иначе нынешняя экономия в будущем денег не принесет.5554555 писал(а):Обороты нужны для ускоренного перемещения суппорта (резцов). как говориться "время-деньги"
Моя страница для тех, кто ищет ЧПУ выжигатели: https://vk.com/club153912868
Самое ценное в этом мире - информация.
Мы рады предложить вам ее в подарок!
Самое ценное в этом мире - информация.
Мы рады предложить вам ее в подарок!
-
Newbie
- Станкостроитель
- Сообщения: 32
- Зарегистрирован: 17 май 2011, 00:00
- Откуда: Украина
- Контактная информация:
Чисто теоретически. На каретку оси Х ставим еще один узел перемещения Х1 параллельно оси Х. При движении в одном направлении скорость каретки Х1 относительно основания станка будет складываться из скоростей движения кареток Х1 и Х относительно своих оснований. Повторяем процедуру еще 2 раза. В итоге 6667/4=1666гц для каждого из 4 двигателей. И тут идём на еБей и ищем вместо так любимых швп **05 примерно такоеblade_R писал(а):2000 оборотов для ШД ...
Скорее всего вам нужно подбирать серво привод
Вот пример из того что было под рукой:
[img][img]http://www.cncfiles.su/photo/prew_8730_320.jpg[/img][/img]
Сдесь видно что падение момента на валу двигателя при разных режимах питания происходит приблизительно на 50% при частоте импульсов около1500гц ,при частоте около 4000 момент стремится к нулю
тоесть вы хотите заставить ШД работать на частоте 200*2000/60=6667гц
для этого примера такая скорость вращения не возможна
RM1610 (lead=10мм) . Один оборот шд - не 5, а 10 мм по оси. Выкидываем ось Х3 и Х4 и получаем вполне жизнеспособное решение на двух двигателях и 10ммвых винтах.