Расчет напряжения для шаговых двигателей

Шаговые и серво двигатели, шпиндели, инверторы.
Аватара пользователя
Nick
Мастер
Сообщения: 22776
Зарегистрирован: 23 ноя 2009, 16:45
Репутация: 1735
Заслуга: Developer
Откуда: Gatchina, Saint-Petersburg distr., Russia
Контактная информация:

Расчет напряжения для шаговых двигателей

Сообщение Nick »

Это перевод статьи Stepper Formulas взятой с linuxcnc.org.
Оригинал статьи: http://wiki.linuxcnc.org/cgi-bin/emcinf ... r_Formulas

Расчет шагового двигателя

Какое напряжение должно быть у источника питания?

Чтобы рассчитать необходимое напряжение эмпирическим способом, возьмем источник питания 24В или любой другой источник, который есть у вас под рукой, и который будет выше необходимого минимума драйвера и подключим его к самой нагруженной оси.

Погоняйте ось и плавно увеличивайте скорость пока не определите максимальную скорость на которой шаговый двигатель будет работать без пропуска шагов, для тестового источник питания.

Используя следующую формулу вы можете определить необходимое напряжение питания для этой оси:
(Скорость которую вы хотите)÷(Скорость, которую вы получили * 0.9) * (Тестовое напряжение) = Необходимое напряжение питания.

Пример: (300 IPM ÷ (150IPM * 0.9) * 24VDC = 53.3VDC

:attention: Удостоверьтесь что полученное напряжение питания находится в допустимых пределах для вашего драйвера!

Какое напряжение питания у моего Шагового двигателя?

Некоторые шаговые двигатели имеют маркировку только сопротивления и допустимого тока. Когда я задал этот вопрос я должен был стукнуть себя по лбу!
Используем закон Ома: R*I=U (Сопротивление * Ток = Напряжение)
Пример: 1.1Ом x 2.8А= 3.08В

Вычисление максимального напряжения для заданной индуктивности ШД

Чтобы вычислить максимальное напряжение которое вам следует использовать в зависимости от индуктивности обмоток шагового двигателя используйте эту формулу:
Максимальное напряжение = 1000 * SQRT(Индуктивность)
(SQRT - это квадратный корень.)
Пример, двигатель с 6мГн на фазу:
1000 * SQRT(0.006) = 77В Максимум.
Пример мотора с 2.5мГн:
1000 * SQRT(0.0025) = 50В Максимум.

:attention: Замечание: Не все моторы одинаково созданы одинаковыми :).

Если вы используете эту формулу и двигатели кажутся слишком горячими, уменьшите напряжение пока температура не станет приемлемой. Шаговые двигатели разработаны для работы горячими, но не стоит прованивать помещение горелой изоляцией ;). Многие двигатели рассчитаны на выдерживание температуры до 80o С. Для моих личных целей я ограничиваю температуру в 60o C.

Вычисление Сопротивления и мощности рассеивания ток-ограничивающих резисторов

Замечение: Только для L/R систем.

Это простое применение закона Ома для последовательной цепи. Ваш резистор должен сбрасывать разницу в напряжении между расчетного напряжения шагового двигателя и напряжением источника питания:
Изменение напряжения на резисторе = Напряжение источника питания - расчетное напряжение шагового двигателя.

Применяя закон Ома, делим на ток шагового двигателя получаем сопротивление резистора:
Значение резистора = Изменение напряжения на резисторе / Ток обмоток ШД.

Наконец, и это очень важно, вам нужно знать мощность рассеивания резистора которые он будет рассеивать в виде тепла, на которую он должен быть рассчитан.
Значение мощности рассеивания резистора = Изменение напряжения на резисторе * Ток обмоток шагового двигателя.

Например: Шаговый двигатель промаркирован 5A на 2.5V, с источником питания в 26В имеем:
Изменение напряжения на резисторе = 26В - 2.5В = 23.5В
Сопротивление резистора = 23.5В / 5А = 4.7 Ом
Мощность рассеивания резистора = 23.5В * 5А = 117.5 Ватт
Почемучка
Новичок
Сообщения: 18
Зарегистрирован: 31 мар 2015, 11:27
Репутация: 0
Настоящее имя: Юрий
Контактная информация:

Re: Расчет напряжения для шаговых двигателей

Сообщение Почемучка »

не подскажите, где именно это напряжение можно померить?? заранее спасибо!!
Аватара пользователя
elephant007
Мастер
Сообщения: 857
Зарегистрирован: 18 ноя 2012, 13:12
Репутация: 332
Откуда: Сибирь, Томск
Контактная информация:

Re: Расчет напряжения для шаговых двигателей

Сообщение elephant007 »

хоть на нагрузке, хоть на источнике. Провода условно короткие и достаточно толстые (то есть под нагрузкой не греются). Стало быть напряжение будет одинаковым и там и там в пределах погрешности Ц-шки. Ну и на всякий случай (тока не обижаться!) - напряжение мерить не в разорванной цепи!
схема.JPG (35054 просмотра) <a class='original' href='./download/file.php?id=52094&sid=e31f08a0f8a7ffb6b4880ed586d2a2a5&mode=view' target=_blank>Загрузить оригинал (80.44 КБ)</a>
Золушок
Опытный
Сообщения: 149
Зарегистрирован: 13 янв 2013, 11:09
Репутация: -106

Re: Расчет напряжения для шаговых двигателей

Сообщение Золушок »

Кто нибудь объяснит из каких соображений
Nick писал(а): Максимальное напряжение = 1000 * SQRT(Индуктивность)
Как по мне - максимальное напряжение может быть ограничено
1.Изоляцией проводов.
2.Напряжением драйвера.
И это как бы логично...
Данная же формула мне почему то напоминает выражение "от балды".
Аватара пользователя
AndyBig
Мастер
Сообщения: 3971
Зарегистрирован: 07 мар 2014, 04:01
Репутация: 1121
Откуда: юг России
Контактная информация:

Re: Расчет напряжения для шаговых двигателей

Сообщение AndyBig »

Она и есть "от балды", подобрана эмпирически :) Напряжение выше рассчитанного по этой формуле, скорее всего, уже просто теряет смысл - почти ничего не добавляет в работу моторов, но удорожает конструкцию.
Аватара пользователя
elephant007
Мастер
Сообщения: 857
Зарегистрирован: 18 ноя 2012, 13:12
Репутация: 332
Откуда: Сибирь, Томск
Контактная информация:

Re: Расчет напряжения для шаговых двигателей

Сообщение elephant007 »

не, не от балды.
у шагового двигателя внутре неонка обмотки. Это медь определенного сечения. Если добавлять напряжения, то будет расти и ток. Как мы понимаем, медная оботка с опреденным сечением может работать снеким интервалом тока, от и до. Дальше будет перегрев, потом ВСД.
если предположить, что вместо меди у нас там почти сверхпроводник (то есть меньше оммических потерь и нет перегрева), то при повышении напряжения (и тока соответственно) произойдет насышение железного сердечника ШД. Ток растет - момент стоит. в реальном моторе при серъезном перегреве момент упадет и начнутся пропуски.
Вывод: есть паспортное напряжение и максимальный ток для каждого ШД. Придерживаемся и будет нам счастье.
Аватара пользователя
michael-yurov
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 11624
Зарегистрирован: 26 июл 2012, 00:10
Репутация: 4634
Настоящее имя: Михаил Львович
Откуда: Новоуральск
Контактная информация:

Re: Расчет напряжения для шаговых двигателей

Сообщение michael-yurov »

elephant007 писал(а):Вывод: есть паспортное напряжение и максимальный ток для каждого ШД. Придерживаемся и будет нам счастье.
О каком напряжении идет речь?
О пробое изоляции?
Аватара пользователя
AndyBig
Мастер
Сообщения: 3971
Зарегистрирован: 07 мар 2014, 04:01
Репутация: 1121
Откуда: юг России
Контактная информация:

Re: Расчет напряжения для шаговых двигателей

Сообщение AndyBig »

elephant007 писал(а):Если добавлять напряжения, то будет расти и ток
Если не пользоваться драйверами ШД, а просто подключить к обмотке блок питания, то так и будет, да :)
elephant007 писал(а):Вывод: есть паспортное напряжение и максимальный ток для каждого ШД. Придерживаемся и будет нам счастье.
Паспортные напряжения для ШД - единицы вольт. Но я пока не слышал о станках, у которых на драйвера ШД идет питание, к примеру, 3 вольта :)
Аватара пользователя
Ворон226
Мастер
Сообщения: 1922
Зарегистрирован: 01 окт 2012, 18:14
Репутация: 181
Откуда: Солнечногорск Московской обл. - Борки Конаковского р-на - Скоморохово Фировского р-на
Контактная информация:

Re: Расчет напряжения для шаговых двигателей

Сообщение Ворон226 »

Насколько я понимаю, ШД управляются драйверами по току. Т.е. драйвер, не зависимо от напряжения питания, обеспечивает ток ШД в пределах установленного на драйвере.
Хочешь быть счастливым? Будь им!
Аватара пользователя
AndyBig
Мастер
Сообщения: 3971
Зарегистрирован: 07 мар 2014, 04:01
Репутация: 1121
Откуда: юг России
Контактная информация:

Re: Расчет напряжения для шаговых двигателей

Сообщение AndyBig »

Так и есть. А повышенное напряжение позволяет вкачать в обмотку нужный ток быстрее.
Creator
Новичок
Сообщения: 7
Зарегистрирован: 05 мар 2018, 11:01
Репутация: 1
Настоящее имя: Artem
Контактная информация:

Re: Расчет напряжения для шаговых двигателей

Сообщение Creator »

Расчет номинального напряжения ШД для получения заявленных характеристик: корень из индуктивности * 32. Чем выше напряжение тем быстрее можно вращать ШД вот и все.
Аватара пользователя
michael-yurov
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 11624
Зарегистрирован: 26 июл 2012, 00:10
Репутация: 4634
Настоящее имя: Михаил Львович
Откуда: Новоуральск
Контактная информация:

Re: Расчет напряжения для шаговых двигателей

Сообщение michael-yurov »

Creator писал(а):Расчет номинального напряжения ШД для получения заявленных характеристик: корень из индуктивности * 32. Чем выше напряжение тем быстрее можно вращать ШД вот и все.
Только никакого отношения к законам физики эта эмпирическая формула не имеет. Вот и все. Вот и все.
И, да... Теме уже 4 года, а заголовку — 8.
Аватара пользователя
uralpt
Мастер
Сообщения: 651
Зарегистрирован: 23 ноя 2015, 14:31
Репутация: 104
Настоящее имя: евгений
Откуда: Миасс
Контактная информация:

Re: Расчет напряжения для шаговых двигателей

Сообщение uralpt »

michael-yurov писал(а):И, да... Теме уже 4 года, а заголовку — 8.
затокалькулятор свежий :))
и пусть реклама, зато считает правильно
Аватара пользователя
michael-yurov
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 11624
Зарегистрирован: 26 июл 2012, 00:10
Репутация: 4634
Настоящее имя: Михаил Львович
Откуда: Новоуральск
Контактная информация:

Re: Расчет напряжения для шаговых двигателей

Сообщение michael-yurov »

uralpt писал(а):затокалькулятор свежий )
Тоже 4 года: viewtopic.php?f=41&t=9373
uralpt писал(а):и пусть реклама, зато считает правильно
Конечно правильно — я же сделал )))
Онлайн версию потом MX_Master реализовал.
Newengine
Мастер
Сообщения: 275
Зарегистрирован: 01 янв 2015, 17:43
Репутация: 25
Настоящее имя: Станислав
Контактная информация:

Re: Расчет напряжения для шаговых двигателей

Сообщение Newengine »

Creator писал(а):корень из индуктивности * 32
а где найти или как вычислить индуктивность? Ни на одном движке не встречал ее значение.
Аватара пользователя
uralpt
Мастер
Сообщения: 651
Зарегистрирован: 23 ноя 2015, 14:31
Репутация: 104
Настоящее имя: евгений
Откуда: Миасс
Контактная информация:

Re: Расчет напряжения для шаговых двигателей

Сообщение uralpt »

Newengine писал(а):как вычислить индуктивность
измерить/посмотреть на Али
Newengine
Мастер
Сообщения: 275
Зарегистрирован: 01 янв 2015, 17:43
Репутация: 25
Настоящее имя: Станислав
Контактная информация:

Re: Расчет напряжения для шаговых двигателей

Сообщение Newengine »

uralpt писал(а):измерить/посмотреть на Али
Так это если новый двигатель продают на Али, то на нём может быть указана индуктивность, и то, не всегда. Я использую чаще бэушные моторчики, и даже именитые бренды не всегда дают на них характеристики в своих каталогах .
Вот, можно на него что- нибудь найти?
движок.jpg (15193 просмотра) <a class='original' href='./download/file.php?id=174321&sid=e31f08a0f8a7ffb6b4880ed586d2a2a5&mode=view' target=_blank>Загрузить оригинал (22.92 КБ)</a>
Аватара пользователя
xenon-alien
Почётный участник
Почётный участник
Сообщения: 4506
Зарегистрирован: 01 янв 2013, 13:13
Репутация: 920
Настоящее имя: Daniel
Откуда: Закарпатская обл. Украина
Контактная информация:

Re: Расчет напряжения для шаговых двигателей

Сообщение xenon-alien »

Newengine писал(а):
uralpt писал(а):измерить/посмотреть на Али
Так это если новый двигатель продают на Али, то на нём может быть указана индуктивность, и то, не всегда. Я использую чаще бэушные моторчики, и даже именитые бренды не всегда дают на них характеристики в своих каталогах .
Вот, можно на него что- нибудь найти?
движок.jpg
Чем больше ток, тем меньше индуктивность и на оборот.
Можно найти подобный шаговик от другого производителя (по току и размеру ШД) и сравнить. Сильно не ошибетесь.
Ответить

Вернуться в «Двигатели и шпиндели»