Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Шаговый двигатель минимальные обороты

  • Отправить тему по email
  • Версия для печати

Как выбрать шаговый двигатель. Про момент, скорость и прочее

Сообщение xentaur » 14 июн 2012, 14:51

Часто на форуме спрашивают совета по выбору шаговиков.
«Я нашёл такой-то шаговик. Потянет ли он . »
«Мне нужен такой шаговик, чтобы портал летал очень быстро. Какой выбрать из А Б В Г?»
«У меня сейчас ХХХХ шаговики, хочу ТАКИЕ поставить. Лучше будет или нет?»

Попал ко мне в руки хороший (на мой взгляд) каталог шаговиков с кучей графиков. Вот первая компиляции графиков для одной небольшой серии шаговиков.

По графикам очевидно и понятно, что для небольшого станочка лучше второй мотор — даже в последовательном включении характеристика момента у него выше, чем у первого при одинаковом напряжении питания и модели драйвера. Только применение высоковольтного драйвера «спасёт» второй шаговик от поражения. И конечно же высоковольтный драйвер подойдет и к первому (Я не знаю ограничения параметров таких драйверов, может и не всегда можно ).
Модели моторов Я специально затёр.

P.S. Хочу сделать компиляцию таких графиков, для моторов в разных типоразмерах и параметрами.

P.P.S. Что за параметр detent torque? Кто точно знает — сообщите. Википедию по шаговикам не предлагать.
Нашёл, что это «The minimal torque present in an unenergized motor. The detent torque of a stepping motor is typically about 1% of its static energized torque». Минимальный момент «удержания» обесточенного мотора. Похоже на правду.

Re: Как выбрать шаговый двигатель. Про момеет, скорость и пр

Сообщение Nick » 14 июн 2012, 15:01

Use the Console, Luke.

Re: Как выбрать шаговый двигатель. Про момент, скорость и пр

Сообщение aftaev » 14 июн 2012, 15:24

Re: Как выбрать шаговый двигатель. Про момент, скорость и пр

Сообщение xentaur » 14 июн 2012, 16:32

Всё может быть. Эти графики от очень известной фирмы. Думаю можно верить. Но самое главное — Я хочу показать, что высокий момент удержания — один из самых последних параметров шаговика в приводах подач.

P.S. Какие типоразмеры наиболее интересны?

Re: Как выбрать шаговый двигатель. Про момент, скорость и пр

Сообщение aftaev » 14 июн 2012, 16:48

Re: Как выбрать шаговый двигатель. Про момент, скорость и пр

Сообщение kernel » 15 июн 2012, 10:38

Re: Как выбрать шаговый двигатель. Про момент, скорость и пр

Сообщение Тима » 15 июн 2012, 11:30

Re: Как выбрать шаговый двигатель. Про момент, скорость и пр

Сообщение aftaev » 15 июн 2012, 11:45

на обороты, а точнее сколько вольт нужно подавать на драйвер/двиг. Большого размера двигатели имеют как правило больше индуктивность потому они медленне крутяться.

К примеру если взять драйвер шагового+БП и к ним подключить по очереди разные по индукивности двигатели, они будут иметь разные максимальные обороты при одинаково напряжении питания.
Есть формулы для рсчета напряжения от индуктивности. Как найду выложу.

Re: Как выбрать шаговый двигатель. Про момент, скорость и пр

Сообщение Steel.ne » 15 июн 2012, 11:48

Я не aftaev, но пару копеек вставлю )
Величина магнитного поля прямо пропорциональна току в катушке и количеству витков. Соответственно, чтобы получить мощное поле есть два пути — увеличить ток или увеличить количество витков. При увеличении тока после определенного предела упираемся в сопротивление (и сечение) подводящих проводов, потери на коммутации и т.д. Поэтому надо увеличивать количество витков. Когда увеличиваем количество витков, ясное дело, увеличивается индуктивность. А увеличивается она уже не линейно, а квадратично.

И вот теперь, чтобы во время шага (при больших скоростях это достаточно короткий импульс) создать требуемый ток, приходится подавать повышенное напряжение. А значит и использовать высоковольтные драйвера.

Re: Как выбрать шаговый двигатель. Про момент, скорость и пр

Сообщение kernel » 15 июн 2012, 12:05

Re: Как выбрать шаговый двигатель. Про момент, скорость и пр

Сообщение Steel.ne » 15 июн 2012, 12:09

Re: Как выбрать шаговый двигатель. Про момент, скорость и пр

Сообщение aftaev » 15 июн 2012, 13:50

Re: Как выбрать шаговый двигатель. Про момент, скорость и пр

Сообщение Тима » 15 июн 2012, 14:01

Re: Типы передач [Нужна помощь в оформлении]

Сообщение Fisher » 20 июл 2012, 10:19

Re: Типы передач [Нужна помощь в оформлении]

Сообщение Fisher » 20 июл 2012, 10:24

Re: Типы передач [Нужна помощь в оформлении]

Сообщение Fisher » 20 июл 2012, 10:26

Особенности работы ШД предъявляют весьма жесткие требования к согласованию параметров выбираемого двигателя с заданной нагрузкой. Это особенно актуально в разомкнутых системах дискретного привода, когда пропуск двигателем хотя бы одного управляющего импульса приводит к ошибке преобразования электрического сигнала управления в угол, который система исправить не в состоянии. Проверку на нагрев шаговых двигателей обычно не производят, так как они рассчитаны на длительный режим прохождения импульсов тока по обмоткам управления.

При выборе шагового двигателя, прежде всего, следует ориентироваться на потребляемую приводом (двигатель + блок управления) из сети мощность, величину напряжения питания, требуемый крутящий момент на выходном валу, скорость вращения вала и момент инерции нагрузки. Для одного и того же привода, при разных величинах напряжения питания, потребляемая мощность привода P=U*I (напряжение*ток) различается. Например, привод D5779 при напряжении питания 50В потребляет из сети 150Вт, при напряжении питания 30В – 90Вт. КПД шаговых приводов в диапазоне частот 1 — 5КГц, как и КПД синхронных двигателей с постоянными магнитами составляет 80-90%.

Читать еще:  Двигатель c20xe расход топлива

Мощность на выходном валу привода P=M*ω (крутящий момент*угловая скорость). Очевидно, что мощность на выходном валу не может превышать потребляемую из сети мощность.

Закон сохранения энергии для системы, состоящей из двигателя и нагрузки на валу, повернувшейся на один полушаг, выглядит следующим образом:

Mдвигателя*φ=0,5*J*ω2 + Mнагрузки*φ + Ммагн*φ +Мтрения*φ

где φ — угол поворота

J – приведенный к валу момент инерции системы

ω – угловая скорость

Mнагрузки – момент нагрузки

Ммагн – момент сопротивления, создаваемый постоянными магнитами двигателя, примерно 5% от величины Mдвигателя

Мтрения – момент трения в системе

Отсюда максимальная скорость, с которой может сделать первый шаг шаговый двигатель в системе с приведенным к валу моментом инерции J и нагруженный моментом Mнагрузки :

ω =(2*φ*(Mдвигателя – Mнагрузки – Ммагн – Мтрения)/J)1/2

На практике необходимо также учитывать электрические переходные процессы в фазах двигателей, которые зависят как от напряжения питания и индуктивности фаз двигателей, так и от способа управления двигателем. Самыми динамичными являются двигатели с минимальной индуктивностью. Обычно стартовые частоты лежат в диапазоне 800-1000Гц (2-2,5 об/сек в полушаговом режиме). Исходя из этого для шагового двигателя, работающего в полушаговом режиме, величина ускорения не должна превышать 4рад/сек2.

Когда требуемый момент, определен, выбор шагового двигателя зависит от предпочтительных габаритов, присоединительных размеров, цены двигателя и блока управления для него.

Если блок управления уже есть (или выбран), необходимо, чтобы ток фазы шагового двигателя не превышал возможности блока управления. Также нужно иметь ввиду число выводов, которые можно подключить к имеющемуся блоку управления.

Полные настройки программы Mach3 описаны в этой статье. Здесь же коротко рассмотрим настройку основного и холостого хода в программе.

Чтобы настроить базовую скорость перемещения с Mach3

Чтобы настроить базовую скорость перемещения станка в настройках программы Mach3 заходим:

В меню «config» (Конфигурации) выбираем пункт «Motor Tuning» (Настройка двигателей):

Базовая настройка сводиться к прописыванию «Steps per» рассчитанный для ваших шаговых двигателей

  • Скорость перемещений «Velocity» – указываем рабочую скорость перемещения по оси (скорость зависит от технологических возможностей станка – то есть, как правило, станки с ШВП работают до 2500 мм/мин, а станки с капролоновой гайкой работаю до 1500 мм/мин, здесь указывается просто как пример).
  • Ускорение/торможение «Acseleration» – то есть здесь пишем с каким ускорением движение будет начинаться и останавливаться. По факту это выглядит примерно так – при маленьких показателях (50-100) движение будет медленно стартовать и медленно останавливаться, то есть иметь большую инерцию. При показателях 400-600 (как пример) движение быстро начинается и быстро останавливается. На средних станках (600х400 допустим) данный параметр устанавливается в значении 300-400, и может подбираться вручную (это так же зависит от технологических требований и конфигурации станка).
  • Установка значений «Step Pulse» и «Dir Pulse» – это базовые показатели конкретно зависят от используемых драйверов шаговых двигателей (то есть платы управления). Это можно сравнить с углом опережения зажигания — в машине искра зажигания должна появиться чуть раньше мёртвой точки. Здесь же немного наоборот, импульсы, подаваемые драйвером, могут «не успевать» отрабатываться шаговым двигателем, и данные показатели выставляют небольшую задержку (в базовых настройках она колеблется от 2 до 5) от 1 до 15. При низких показателях (1-2) может быть причиной пропуска шагов. Показатель подбирается индивидуально, обычно этот показатель указывается либо производителем станка, либо есть в характеристиках платы с драйверами.

Перед установкой настроек, нужно кликнуть на кнопку, указывающую конкретную ось (ось Y, ось X, ось Z). После настройки скоростей (каждая ось настраивается отдельно) необходимо обязательно сохранить, нажав на кнопку SAVE AXIS SETTING.

Так же настройки скорости перемещения можно производить ползунками – это ничего не меняет в итоге, а служит просто параллельным, или дополнительным инструментом базовой настройки шаговых двигателей в программе Mach3.

Это базовые настройки перемещения фрезерного станка устанавливают МАКСИМАЛЬНУЮ указанную скорость в Mach3, по факту — базовую.

Как отрегулировать холостой ход (холостое перемещение)

Как отрегулировать скорость перемещения станка в холостом режиме, то есть как увеличить или уменьшить скорость подвода или отвода фрезы:

В открытой программе Mach3 – нажимаем на клавиатуре кнопку TAB, появляется панель управления перемещения по осям:

Кликая по + и – устанавливаем скорость перемещения в % от Базовой. То есть если Базовая скорость перемещения была задана 1500 мм/мин, то значение 50% будет равно скорости 750 мм/мин (холостое перемещение). То есть если нужно сделать медленный и точный подвод (допустим по оси Z) – здесь необходимо указать небольшое значение (10-20% допустим). Настройку можно менять в рабочем режиме, то есть допустим подвод к точке 0 по X и Y можно сделать быстро (на значении 100%), а подвод по оси Z можно сделать со значением 10%.

Читать еще:  Шатун двигателя мотоблока своими руками

Как регулировать скорость перемещения станка в работе

Чтобы производить регулировку скорости станка в работе, в программе Mach3 есть горячая настройка, которая позволяет ускорить или замедлить движение (в % от указанного базового значения):

Допустим необходимо запустить станок с низкой скоростью для наклонного врезания, в начале фрезеровки (чтобы не сломать фрезу при быстром входе в материал изделия). Устанавливаем значение 20% от базового, то есть если базовая скорость была указана 1500 мм/мин, то сейчас станок будет двигаться со скоростью 300 мм/мин. После успешного врезания в материал и 3-5 проходов (отсчёт от минимальной точки по Z), можно увеличить рабочую скорость до необходимых значений.

Это практически все базовые настройки по движению (и перемещениям) фрезерного станка с ЧПУ под управлением программой Mach3.

Как определить шаг винта лодочного мотора

Внимательно посмотрите на грань лопасти, и вы заметите, что это не прямая плоскость, а выгнутая по определенному алгоритму. К примеру, если подвижно закрепить горизонтально расположенную деревянную планку на вертикальном упоре, раскрутить ее при этом поднимая с не изменяющейся скоростью вверх, то любая точка планки будет двигаться по винтовой траектории, а их множество образует винтовую поверхность. Конец планки будет двигаться при этом по поверхность цилиндра с радиусом, равным длине планки, образуя направляющую винтовой поверхности. Подобную форму и имеет каждая лопасть гребного винта.

Если сделать развертку цилиндра на бумаге, то направляющая будет выглядеть, как наклонная прямая. Таким образом, расстояние от точки А до точки В (см рис) и называется шагом винта. А угол V называется шаговым углом.

Вернемся к эксперименту с планкой. Не подлежит сомнению, что, если вращать и поднимать ее с одной и той же скоростью, то каждая точка планки будет подниматься на одну и ту же величину. Но при этом шаговый угол для двух разных точек будет разным. Чем дальше от оси вращения, тем меньше будет угол.

Чтобы замерить шаг винта самостоятельно, можно также воспользоваться цилиндриком с иголкой, листом бумаги и угольником. Установив острие на листе, нужно циркулем прочертить часть окружности с радиусом, равным 0,6 R, где R — наибольший радиус винта. Теперь необходимо в центр прочерченной дуги установить иглу цилиндрика, с каждой стороны лопасти приставляют угольники так, чтобы они пересекали начерченную дугу. Точки пересечения отмечают карандашом, одновременно замеряют, на какой высоте от поверхности листа находятся соответствующие точки на лопасти. Теперь можно убрать винт, он больше не понадобится.

Плюсы и минусы центральных моторов для электровелосипедов

Электромоторы для велосипеда бывают двух основных типов: центральные «mid drive motor» (вращают трансмиссию велосипеда) и мотор-колеса (вращают непосредственно колесо). На чем же остановиться? В своем обзоре самого мощного серийного мотора для электровелосипеда Bafang G510 я коснулся этой темы, теперь же более развернуто рассмотрим плюсы и минусы центральных моторов. Сравнивать будем с другим проверенным решением: мотор-колесами. В качестве иллюстраций будет использован мой самосборный электровелосипед с центральным (кареточным) мотором Bafang BBS02B 750 Вт

Почему Bafang? Есть брендовые электровелосипеды с центральными моторами и с каждым сезоном их становится все больше. Но цены, цены не порадуют. Велосипед с мотором Bosch или поддержанная иномарка. А еще программное ограничение скорости, чтобы вписаться в требования ПДД.

У китайских производителей Bafang/8FUN/Cyclon/Tongsheng цена доступнее и ограничений нет.

Содержание

  • Плюсы
    • 1. Тяга
    • 2. Возможность полноценной работы трансмиссии
    • 3. Сохранение правильной балансировки
    • 4. Замена камеры
    • 5. Нагрузка на узлы
    • 6. Встроенный в мотор контроллер
    • 7. Заметность
  • Минусы
    • 1. Повышенный износ трансмиссии
    • 2. Цена
    • 3. Шумность
    • 4. Нюансы установки
    • 5. Меньшая максимальная скорость
    • 6.Необходимость обслуживания
  • Заключение

Плюсы

Начнем с приятного для владельцев центральных моторов.

1. Тяга

В центральном моторе уже находится свой редуктор, а так же центральный мотор вращает ведущую звездочку трансмиссии велосипеда. А это значит, высокий вращающий момент на колесе.

Например, для моей модели мотора передаточное отношение всех ступеней редуктора 1:21,9 + цепь с кассетой 11-46 зубьев. У мотор-колес тоже есть редукторные версии, но до таких передаточных отношений им далеко.

Какое преимущество это дает?

Подъем в гору, вязкая грязь и песок больше не проблема, с кареточным мотором вы их больше не замечаете. Включаем пониженную передачу и спокойно проезжаем. Для поездок по пересеченной местности то, что нужно.

2. Возможность полноценной работы трансмиссии

Во-первых, Вы можете так же крутить педали как на обычном велосипеде (я так и катаюсь в режиме ассистента), тем самым экономнее расходуя батарею. Мощность обычного велосипедиста оценивают в примерно 200 Вт, это будет подспорьем к мощности мотора.

Во вторых, можно в широких пределах управлять скоростью и крутящим моментом велосипеда. А в случае с мотор- колесом педали и цепь можно вообще убрать.

Если сядет аккумулятор, всегда можно доехать на педалях, сопротивление качению у центрального мотора минимальное, в отличие от мотор-колес прямого привода.

Читать еще:  Что обозначает табло двигатель
3. Сохранение правильной балансировки

Центральный мотор находится максимально внизу и это положительно сказывается на управляемости электровелосипедом.

Скажите такое положение влияет на клиренс велосипеда? Это не так, ведь любой кто ездил на велосипеде знает, клиренс велосипеда — это нижняя точка педалей! А если перепрыгивая бревно, вы заденете его кареточным мотором… то не повезло бревну. Там толстые стенки корпуса, переживать не нужно.

Еще немало важно, что работа подвески велосипеда не ухудшается за счёт того, что колёса велосипеда с центральным мотором остаются по прежнему лёгкими. С мотор-колесом есть эффект гири в заднем маятнике, в случае велосипеда двухподвеса. Тяжелое колесо ухудшает управляемость и накат.

4. Замена камеры

Я понимаю, сейчас рулят бескамерные покрышки с герметиком. Но все же, если у вас случится прокол на мотор-колесе, поменять покрышку или камеру будет сущим испытанием. От колеса идут провода, оно тяжелое и стоит на гайках.

С центральным мотором вы меняете камеру как на обычном велосипеде.

5. Нагрузка на узлы

Центральный или его вариант кареточный мотор ставится в в центральную часть рамы велосипеда, там максимально прочные трубы и связанная конструкция. Нагрузку воспринимает сама рама. Мотор-колесо заспицовывается в обод и нагрузку (динамическую) воспринимают спицы, а весит мощный мотор прямого привода килограмм 6-8.

Тут заодно и удобство монтажа сказывается.

Мотор-колесо на 1500 Вт весит 8 кг.

6. Встроенный в мотор контроллер

В моторах Bafang контроллер встроен в мотор, в мотор-колесах это отдельное устройство с проводами.

Да такой вариант не ремонтопригоден (залит компаундом), но есть три хороших плюса:

  • Не нужно тянуть кучу проводов и ломать голову как его закрепить.
  • Герметичность.
  • Хорошее охлаждение контроллера за зачет массивного алюминиевого корпуса мотора.

Кстати, контроллер можно настроить под себя с помощью Usb кабеля для программирования кареточных моторов Bafang. Да и экраны контроллера у Bafang смотрятся лучше.

Контроллер мотора Bafang 1000 Вт

7. Заметность

Центральный мотор имеет меньшую заметность по сравнению с мотор-колесом. Кому-то этот плюс покажется важным.

Главное — соблюдать правила дорожного движения!

Минусы

Как и любое инженерное решение, центральный мотор имеет и ряд минусов. Сейчас их перечислим.

1. Повышенный износ трансмиссии

Велосипедные комплектующие рассчитаны на обычного человека, и если мы дополняем велосипед мощным мотором то все комплектующие будут быстрее изнашиваться. Это касается в первую очередь цепи и кассеты.

У меня получается где-то в пять раз быстрее идет износ, по сравнению с обычным мускульным велосипедом, хотя переключаю передачи с выключенным мотором. Рекомендуется использовать специальный датчик, который выключает мотор при переключении передач.

И еще, мотор дает огромное усилие на цепь и при нештатных ситуациях словить такое очень просто, даже «ой» не успеете сказать.

2. Цена

Если брать комплект одной мощности, мотор-колеса имеют преимущество в цене (до 30%). И для мотор-колес более гибкий подбор комплектующих (контроллеры, дисплеи, курки акселератора) для сборки электровелосипеда. Но в любом случае удовольствие не дешевое.

3. Шумность

Из-за наличия редуктора, шумность центрального мотора выше мотор-колес. Но, на деле, покрышки с развитыми грунтозацепами шумят примерно так же, при эксплуатации на это не обращаешь внимание.

4. Нюансы установки

Современный тренд в центральных моторах — это специализированная рама под конкретный мотор, что, конечно, сужает возможности для маневра пользователя.

Но ранние версии тех же Bafang имели свои нюансы для установки на велосипед:

  • Ширина каретки (на 68 мм все отлично, на 73 уже нормально не затянешь гайку)
  • Имеется смещение Q-фактора педалей в право
  • Около каретки не должно быть выступающих частей рамы
  • Мотор не имеет защиты от проворота по оси каретки (я делал свой кронштейн с выступом)
  • Специальный ключ для монтажа

Мотор колесо, хоть и требует усилителей дропаутов на раме, но устанавливается на раму проще.

5. Меньшая максимальная скорость

Да, мотор-колеса прямого привода при прочих равных динамичнее набирают скорость и имеют большую максимальную скорость на асфальте.

На моем моторе BBS02B максимальная скорость чуть больше 50 км/ч, что для мощных мотор-колес только разминка. Но городской асфальт и не стихия кареточных моторов, им бы в горы, да на бездорожье.

6. Необходимость обслуживания

Встроенные в мотор зубчатые редукторы требуют обслуживания (замены смазочного материала, шестерен, подшипников) по мере работы. С мотор-колесами прямого привода в этом плане проще. И им проще поменять или отремонтировать контроллер.

Заключение

Я бы отталкивался от типовой эксплуатации велосипеда; если это бездорожье, гористая местность и лесные грунтовки — то центральный мотор тут имеет больше преимуществ, если велосипед — пожиратель километров на ровном асфальте, то лучше взять мотор колесо прямого привода.

В статье я выразил только свое мнение, на опыте эксплуатации двух видов моторов для электровелосипеда. У кого есть возражения или дополнения — добро пожаловать в комментарии.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector