Step motor torku temelleri
Step motorlar, düşük maliyetli, sağlam, basit olmaları, başlangıçta yüksek tork ve düşük hızlara sahip olmaları, çok az bakım gerektirmeleri ve açık döngü kontrol sisteminde çalışabilmeleri nedeniyle endüstriyel motor uygulamaları için popüler olmaya devam etmektedir.
Kademeli bir motor, tam bir dönüşü, birçok endüstriyel motor ve hareket kontrol uygulaması için önemli olan birkaç eşit adıma böler . Motor, tork ve hıza göre uygulamaya göre dikkatli bir şekilde boyutlandırıldığı sürece, motorun pozisyonunun bu adımlardan birinde hareket etmesi ve tutulması sağlanabilir. Tutma torku, sabit bir step motor şaftını konumunun dışına itmek için ne kadar dönme kuvveti gerektiğinin bir ölçüsüdür. Tutma torku (T), bir motorun tork sabitinin (KT) ve stator sargılarına uygulanan akımın (i) ürünüdür.
T = KTi
Çoğu uygulamada, elektronik sürücüler step motorları kontrol eder. Stator akımını izlemek ve istenen akım ve torku elde etmek için uygun voltajı uygulamak için darbe genişlik modülasyonu (PWM) teknolojisini kullanırlar. Bir motor sabitken, sürücünün yalnızca stator bobinlerinin (motor fazları olarak da bilinir) direncinin üstesinden gelmek için yeterli voltaj kullanması gerekir. Bu, voltajı amper cinsinden akımın ohm cinsinden dirençle çarpımı olarak hesaplayan Ohm yasası ile açıklanır. Gerilim artarsa akım da artar, ancak direnç artarsa akım azalır.
V = iR
Çoğu yüksek performanslı adım motoru düşük faz direncine sahip olduğundan, sürücünün motoru yerinde tutmak için fazla güç kaynağı voltajına ihtiyacı yoktur. Gerçek uygulamalar için motor sonsuza kadar sabit kalmaz; bir yükü hareket ettirmek için kullanılır. Bir şeyi belirli bir hızda hareket ettirmek, o hızda dinamik torkun mevcut olmasını gerektirir. Step motorlar, durma durumundan belirli bir hıza anında değişmez. Tıpkı bir otomobilin, sürücü gaz pedalına bastığında hızı kademeli olarak artırması gibi, hızlanmaları gerekir. Aracı daha hızlı hızlandırmak için daha fazla gaza ihtiyaç vardır. Newton’un ünlü F = ma yasasına göre adım motorları benzerdir. Aşağıda, torkun (T) rotor ve yük ataleti (J) ve açısal ivme (A) ile orantılı olduğu dönme terimleriyle ifade edilen Newton yasasının formülü bulunmaktadır:
T = JA
Daha ağır bir yükü yönetmek veya daha hızlı hızlanmak için daha fazla tork gerekir. Bununla birlikte, bir step motorun dinamik torku, hız arttıkça azalır, çünkü bir motor hareket etmeye başladığında, bir jeneratör haline gelir. Rotorun manyetik alanı stator bobinleri arasında hareket ederken, motor terminallerinde bir voltaj belirir. Sürücü, motor hızının (w) ve voltaj sabitinin (KE) bir ürünü olan geri EMF olarak bilinen bu voltajın üstesinden gelmek için motora ekstra voltaj uygulamalıdır. Ayrıca, tüm bobinler gibi stator bobinleri de mevcut değişime direnen endüktansa sahiptir. Rotorun dönmesini sağlamak için stator akımı değiştikçe, endüktansın (L) üstesinden gelmek için daha fazla voltaj kullanılmalıdır. Hareket halindeki bir motor için voltaj denklemi:
V = KEώ + iR + L (di / dt)
Bir PWM sürücüsü, akımı ve torku sabit tutmak için step motora uygulanan voltajı artıracaktır. Bir hızda, güç kaynağı yeterli voltaja sahip olmayacak ve motor akımı düşmeye başlayacaktır. Akımla birlikte tork düşer. Daha yüksek voltajlı bir güç kaynağı kullanılıyorsa, dinamik tork daha yüksek bir hıza kadar düz kalır (bkz. Şekil 1).
Şekil 3: Bir uygulama 80 oz.-inç gerektiriyorsa 20 rps’ye kadar tork değerinde, motor grafikte gösterildiği gibi 48 V güç kaynağı kullanmalıdır.Bir uygulamayı boyutlandırma süreci, yükü hareket ettirmek için gerekli olan gerekli tork ve hız aralığını hesaplamayı içerir. Örneğin, uygulama 80 oz.-in. 10 devir / saniyeye (rps) kadar torkla, bu motor 24 V güç kaynağı kullanabilir (bkz. Şekil 2).
Daha uzağa ve daha hızlı gitmemiz gerekirse, 80 oz.-inç’e hızlanabilir 20 devirde. Kademeli motor, 48 V’luk bir güç kaynağı gerektirir (bkz. Şekil 3).
Kaynak: https://www.controleng.com/articles/stepper-motor-torque-basics/