Përzgjedhja e motorëve hapës në pajisjet e automatizimit

Motorë hap pas hapiMund të përdoret për kontrollin e shpejtësisë dhe kontrollin e pozicionimit pa përdorimin e pajisjeve të reagimit (p.sh., kontroll me lak të hapur), kështu që kjo zgjidhje e ngasjes është ekonomike dhe e besueshme. Në pajisjet e automatizimit, instrumentet, ngasja hapëse është përdorur shumë gjerësisht. Por shumë përdorues të personelit teknik se si të zgjedhin motorin hapës të përshtatshëm, si të bëjnë performancën më të mirë të ngasjes hapëse ose kanë më shumë pyetje. Ky punim diskuton përzgjedhjen e motorëve hapës, duke u përqendruar në zbatimin e disa përvojave të inxhinierisë së motorëve hapës, shpresoj që popullarizimi i motorëve hapës në pajisjet e automatizimit të luajë një rol në referencë.

 

1. Hyrje nëmotor hap pas hapi

Motori hapës njihet gjithashtu si motor pulsi ose motor hapës. Ai përparon me një kënd të caktuar sa herë që gjendja e ngacmimit ndryshon sipas sinjalit të pulsit hyrës dhe mbetet i palëvizshëm në një pozicion të caktuar kur gjendja e ngacmimit mbetet e pandryshuar. Kjo i lejon motorit hapës të shndërrojë sinjalin e pulsit hyrës në një zhvendosje këndore përkatëse për dalje. Duke kontrolluar numrin e pulseve hyrëse, ju mund të përcaktoni me saktësi zhvendosjen këndore të daljes në mënyrë që të arrini pozicionimin më të mirë; dhe duke kontrolluar frekuencën e pulseve hyrëse, ju mund të kontrolloni me saktësi shpejtësinë këndore të daljes dhe të arrini qëllimin e rregullimit të shpejtësisë. Në fund të viteve 1960, u krijuan një sërë motorësh hapës praktikë dhe 40 vitet e fundit kanë parë një zhvillim të shpejtë. Motorët hapës kanë qenë në gjendje të krahasohen me motorët DC, motorët asinkronë, si dhe motorët sinkronë, duke u bërë një lloj bazë motori. Ekzistojnë tre lloje motorësh hapës: reaktivë (tipi VR), magnet i përhershëm (tipi PM) dhe hibridë (tipi HB). Motori hapës hibrid kombinon avantazhet e dy formave të para të motorit hapës. Motori hapës përbëhet nga një rotor (bërthama e rotorit, magnetet e përhershëm, boshti, kushinetat me sfera), një stator (dredha-dredha, bërthama e statorit), kapakët e përparmë dhe të pasmë, etj. Motori hapës hibrid dyfazor më tipik ka një stator me 8 dhëmbë të mëdhenj, 40 dhëmbë të vegjël dhe një rotor me 50 dhëmbë të vegjël; një motor trefazor ka një stator me 9 dhëmbë të mëdhenj, 45 dhëmbë të vegjël dhe një rotor me 50 dhëmbë të vegjël.

 

2, Parimi i kontrollit

I/E/Të/Tëmotor hap pas hapiNuk mund të lidhet drejtpërdrejt me furnizimin me energji, as nuk mund të marrë drejtpërdrejt sinjale elektrike me pulse, duhet të realizohet përmes një ndërfaqeje të veçantë - drejtuesi i motorit hap pas hapi për të bashkëvepruar me furnizimin me energji dhe kontrolluesin. Drejtuesi i motorit hap pas hapi në përgjithësi përbëhet nga një shpërndarës unazor dhe një qark amplifikatori fuqie. Ndarësi unazor merr sinjalet e kontrollit nga kontrolluesi. Sa herë që merret një sinjal pulsi, dalja e ndarësit unazor konvertohet një herë, kështu që prania ose mungesa dhe frekuenca e sinjalit të pulsit mund të përcaktojnë nëse shpejtësia e motorit hap pas hapi është e lartë apo e ulët, përshpejtohet ose ngadalësohet për të filluar ose ndaluar. Shpërndarësi unazor duhet gjithashtu të monitorojë sinjalin e drejtimit nga kontrolluesi për të përcaktuar nëse tranzicionet e gjendjes së daljes së tij janë në rend pozitiv apo negativ, dhe kështu të përcaktojë drejtimin e motorit hap pas hapi.

 

3, Parametrat kryesorë

① Numri i bllokut: kryesisht 20, 28, 35, 42, 57, 60, 86, etj.

②Numri i fazës: numri i spiraleve brenda motorit hapës, numri i fazës së motorit hapës në përgjithësi është dyfazor, trefazor, pesëfazor. Kina përdor kryesisht motorë hapës dyfazorë, trefazor gjithashtu ka disa aplikime. Japonia përdor më shpesh motorë hapës pesëfazorë.

③Këndi i hapit: që korrespondon me një sinjal pulsi, zhvendosja këndore e rrotullimit të rotorit të motorit. Formula e llogaritjes së këndit të hapit të motorit hapës është si më poshtë.

Këndi i hapit = 360° ÷ (2mz)

m numri i fazave të një motori hap pas hapi

Z numri i dhëmbëve të rotorit të një motori hap pas hapi.

Sipas formulës së mësipërme, këndi i hapit të motorëve hapës dyfazorë, trefazorë dhe pesëfazorë është përkatësisht 1.8°, 1,2° dhe 0.72°.

④ Momenti i mbajtjes: është momenti i rrotullimit të statorit të motorit përmes rrymës nominale, por rotori nuk rrotullohet, statori e bllokon rotorin. Momenti i mbajtjes është parametri më i rëndësishëm i motorëve hap pas hapi dhe është baza kryesore për zgjedhjen e motorit.

⑤ Momenti i pozicionimit: është momenti i rrotullimit të kërkuar për të rrotulluar rotorin me forcë të jashtme kur motori nuk kalon rrymë. Momenti i rrotullimit është një nga treguesit e performancës për të vlerësuar motorin, në rastin e parametrave të tjerë që janë të njëjtë, sa më i vogël të jetë momenti i pozicionimit do të thotë se "efekti i çarjes" është më i vogël, aq më i dobishëm është për rrjedhën e motorit me shpejtësi të ulët. Karakteristikat e frekuencës së momentit të rrotullimit: kryesisht i referohet karakteristikave të frekuencës së çiftit të rrotullimit të zgjatur, motori që funksionon në mënyrë të qëndrueshme në një shpejtësi të caktuar mund të përballojë çiftin maksimal të rrotullimit pa humbur hapin. Kurba moment-frekuencë përdoret për të përshkruar marrëdhënien midis çiftit maksimal të rrotullimit dhe shpejtësisë (frekuencës) pa humbur hapin. Kurba e frekuencës së çiftit të rrotullimit është një parametër i rëndësishëm i motorit hapës dhe është baza kryesore për përzgjedhjen e motorit.

⑥ Rryma e vlerësuar: rryma e mbështjelljes së motorit e nevojshme për të ruajtur çift rrotulluesin nominal, vlerën efektive

 

4. Zgjedhja e pikave

Aplikimet industriale të përdorura në motorët hapës me shpejtësi deri në 600 ~ 1500 rpm, shpejtësi më të lartë, ju mund të merrni në konsideratë motorët hapës me lak të mbyllur, ose të zgjidhni një program më të përshtatshëm servo për hapat e përzgjedhjes së motorëve hapës (shih figurën më poshtë).

 

(1) Zgjedhja e këndit të hapit

Sipas numrit të fazave të motorit, ekzistojnë tre lloje këndesh hapash: 1.8° (dyfazore), 1.2° (trefazore), 0.72° (pesëfazore). Sigurisht, këndi hapash pesëfazore ka saktësinë më të lartë, por motori dhe drejtuesi i tij janë më të shtrenjtë, kështu që përdoret rrallë në Kinë. Përveç kësaj, drejtuesit kryesorë të hapave tani përdorin teknologjinë e drejtimit të ndarjes, në 4 ndarjet më poshtë, saktësia e këndit të hapit të ndarjes mund të garantohet ende, kështu që nëse merren në konsideratë vetëm treguesit e saktësisë së këndit të hapit, motori hapës pesëfazore mund të zëvendësohet nga një motor hapës dyfazore ose trefazore. Për shembull, në aplikimin e një lloj përçuesi për ngarkesë vidë 5 mm, nëse përdoret një motor me dy faza me hapa dhe drejtuesi është vendosur në 4 nënndarje, numri i pulseve për rrotullim të motorit është 200 x 4 = 800, dhe ekuivalenti i pulsit është 5 ÷ 800 = 0.00625 mm = 6.25 μm, kjo saktësi mund të përmbushë shumicën e kërkesave të aplikimit.

(2) Përzgjedhja e momentit rrotullues statik (momenti rrotullues mbajtës)

Mekanizmat e transmetimit të ngarkesës që përdoren zakonisht përfshijnë rripa sinkronë, shufra filamentesh, raft dhe pinion, etj. Klientët së pari llogarisin ngarkesën e makinës së tyre (kryesisht çift rrotullues i nxitimit plus çift rrotullues i fërkimit) të konvertuar në çift rrotullues të ngarkesës së kërkuar në boshtin e motorit. Pastaj, sipas shpejtësisë maksimale të kërkuar nga lulet elektrike, dy rastet e mëposhtme të përdorimit të ndryshme për të zgjedhur çift rrotulluesin e duhur mbajtës të motorit hap pas hapi ① për aplikimin e shpejtësisë së kërkuar të motorit prej 300pm ose më pak: nëse ngarkesa e makinës konvertohet në çift rrotulluesin e kërkuar të ngarkesës së boshtit të motorit T1, atëherë ky çift rrotullues ngarkese shumëzohet me një faktor sigurie SF (zakonisht merret si 1.5-2.0), domethënë, çift rrotulluesin mbajtës të kërkuar të motorit hap pas hapi Tn ②2 për. Për aplikimet që kërkojnë një shpejtësi motori prej 300pm ose më shumë: vendosni shpejtësinë maksimale Nmax, nëse ngarkesa e makinës konvertohet në boshtin e motorit, çift rrotullues i kërkuar i ngarkesës është T1, atëherë ky çift rrotullues ngarkese shumëzohet me një faktor sigurie SF (zakonisht 2.5-3.5), i cili jep çift rrotulluesin mbajtës Tn. Referojuni Figurës 4 dhe zgjidhni një model të përshtatshëm. Pastaj përdorni kurbën moment-frekuencë për të kontrolluar dhe krahasuar: në kurbën moment-frekuencë, shpejtësia maksimale Nmax e kërkuar nga përdoruesi korrespondon me çift rrotullues maksimal të humbur të T2, atëherë çift rrotullues maksimal i humbur i hapit T2 duhet të jetë më shumë se 20% më i madh se T1. Përndryshe, është e nevojshme të zgjidhni një motor të ri me një çift rrotullues më të madh dhe të kontrolloni e krahasoni përsëri sipas kurbës së frekuencës së çift rrotullues të motorit të sapo përzgjedhur.

(3) Sa më i madh numri i bazës së motorit, aq më i madh është momenti i mbajtjes.

(4) sipas rrymës së vlerësuar për të zgjedhur shoferin e hapit që përputhet.

Për shembull, rryma e vlerësuar e një motori 57CM23 është 5A, atëherë ju përputhni rrymën maksimale të lejuar të transmisionit prej më shumë se 5A (ju lutemi vini re se është vlera efektive dhe jo kulmi), përndryshe nëse zgjidhni një rrymë maksimale prej vetëm 3A të transmisionit, çift rrotullues maksimal i daljes së motorit mund të jetë vetëm rreth 60%!

5, përvoja e aplikimit

(1) problemi i rezonancës me frekuencë të ulët të motorit hap pas hapi

Ngarkesa hapësuese me nënndarje është një mënyrë efektive për të zvogëluar rezonancën me frekuencë të ulët të motorëve hapës. Nën 150 rpm, ngarkesa me nënndarje është shumë efektive në zvogëlimin e dridhjeve të motorit. Teorikisht, sa më e madhe të jetë nënndarja, aq më i mirë është efekti në zvogëlimin e dridhjeve të motorit hapës, por situata aktuale është se nënndarja rritet në 8 ose 16 pasi efekti i përmirësimit në zvogëlimin e dridhjeve të motorit hapës të ketë arritur ekstremin.

Vitet e fundit, brenda dhe jashtë vendit janë listuar në treg drajverë hapës me rezonancë anti-frekuencë të ulët, seria e produkteve DM, DM-S e Leisai, teknologji anti-rezonancë me frekuencë të ulët. Kjo seri drajverësh përdor kompensim harmonik, përmes kompensimit të përputhjes së amplitudës dhe fazës, duke mundësuar uljen e ndjeshme të dridhjeve të frekuencës së ulët të motorit hapës, për të arritur funksionim me dridhje të ulët dhe zhurmë të ulët të motorit.

(2) Ndikimi i nënndarjes së motorit hap pas hapi në saktësinë e pozicionimit

Qarku i drejtimit të nënndarjes së motorit hapës jo vetëm që mund të përmirësojë lëvizjen e butë të pajisjes, por gjithashtu mund të përmirësojë në mënyrë efektive saktësinë e pozicionimit të pajisjes. Testet tregojnë se: Në platformën e lëvizjes sinkrone të drejtimit me rrip, nënndarja 4 e motorit hapës, motori mund të pozicionohet me saktësi në çdo hap.