Berechnung der maximalen Spannung von Schrittmotoren

[egoexpress]

Hallo zusammen!

Habe einen Nanotec Schrittmotor ST42* mit 6 Leitungen.

Spezifikationen:

- 3,4V und 1,8A und 6,12Watt 1 WH
- 4,8V und 1,2A und 5,76Watt bei serieller Schaltung (mein Favorit)
- 2,0V und 2,2A und 4,4Watt bei paralleler Schaltung


-> Schrittmotorensteuerung mit 36V angeschlossen. Motor läuft kurz an, und bleibt wieder stehen.

Meine Schlussfolgerung:
Da Nanotec für diesen Motor einen Treiber (SMC32) mit 48V anbietet, ist meine Ansteuerung warscheinlich zu schwachbrüstig.

Und nun mein Frage:

Kann es wirklich sein, dass ich 48V benötige, wenn die Nennspannung bei serieller Schaltung mit 4,8V angegeben ist? Das wäre das 10fache der Nennspannung!?!

Oder ist die Nennspannung nur die Mindestspannung, die zum Anlaufen des Motors nötig ist?

Weiß jemand für mich Rat?

Gruss

[Yossarian]

Hallo
Strom wird in Ampere gemessen, nicht in Volt.
Wenn der Motor mit 1,8A bei 3,4V angegeben ist, reichen auch die 3,4V aus um sein Nennmoment im Stand zu erzeugen. Je schneller der Motor drehen soll, desto mehr Spannung ist vonnöten, um die EMK zu überwinden.Mit 36V sollte er also schon brauchbare Drehzahlen ( bei entsprechend niedriger Belastung, Datenblatt) bringen.Wenn er dreht und dann stehenbleibt liegt es wohl an der Ansteuerung.

Mit freundlichen Grüßen
Benno

[egoexpress]

@Benno

Schreibfehler, sorry is schon spät ;)

Ok, das mit der Steuerung überprüfe ich noch mal. Aber was mir noch nicht ganz klar ist, ist ob man den Stepper nun mit 48V ansteuern kann/sollte.

Wird dann also die max. Spannung nur von der Motortemperatur limitiert?

Wieso ist die Phasenspannung mit 4,8V so niedrig angegeben?

Danke, Gruss

[Yossarian]

Hallo
das Drehmoment eines Motores wird durch seine Induktivität und den Strom bestimmt(und natürlich seinen mechanischen Daten). Wenn der Motor also für 2A ausgelegt ist und damit sein Nennmoment erreicht, muß die entsprechende Spannung angelegt werden, um diesen Strom einzuprägen.Die Angaben 4,8V und 1,2A bedeuten einen Widerstand von 4ohm.(in diesem Fall durch die Reihenschaltung der Spulen erreicht).-> 4,8V/4ohm= 1,2A -> ? Nm. Das trifft nur im Stillstand des Motors zu, weil nur dann nur(bzw. überwiegend) der ohmsche Widerstand 'greift'.Wenn sich der Motor dreht, wird in der Motorwicklung eine Gegenspannung induziert, die der Betriebsspannung entgegenwirkt.Je schneller der Motor dreht, desto größer ist diese induzierte Spannung. Die Betriebsspannung muß also erst einmal diese Gegenspannung überwinden um einen Motorstrom treiben zu können.Also : je schneller der Motor drehen soll, desto höher muß die Betriebsspannung sein.Grenzen setzt natürlich der Motor bzw. dessen Wicklung.

Mit freundlichen Grüßen
Benno

[pongi]

Wenn nach dem Anlaufen deine Motoren stehen beleiben, würde ich einmal schauen, ob bei der Steuerung die Spannung einbricht, und dann das zu einem Reset führt. Wenn ja hilft ein großer Kondensator und eine Diode vor der Spannungstabilisierung bzw. die Enstörung des Motors.

[sirnoname]

Sers,


Also : je schneller der Motor drehen soll, desto höher muß die Betriebsspannung sein.Grenzen setzt natürlich der Motor bzw. dessen Wicklung.

Formel ? Oder messe ich das impirisch bei maximaler gewollten Geschwindigkeit raus ?
Unsere Motoren haben 3.4 Volt, 1.8 Ampere bei max Drehmomment und damit 1,8 Ohm. (naja, das dürftig-ähnliche Datenblatt zeigt 1,9A)
Induktivität ist 1,65 mH.

Zudem würde mich interressieren ob die Angaben der Hersteller so sind,
das er ständig Laufen darf ohne Pause ? Wärme ?

ps. Schwarz ist unserer :)

[sirnoname]

Wir werden L298 oder L630x verwenden.

Ich muss also den maximalen Strom eines L298 so einstellen, das die PWM
auf 1,8 Ampere begrenzt und kann dann sicher sein, das die Spannung
automatisch angepasst wird ? Beim halten etc. ?

[sirnoname]

Hat keiner eine Antwort für mich ?
Nichtmal auf die L298 Frage ?

[Manf]

Mit dem L298 wird der Strom eingestellt.
Die Spannung entsteht bei der Bewegung des Motors, sie ist im Stillstand gering. Nur der ohmsche Anteil nicht der Spannungsabfall an der Induktivität und keine induzierte Spannung.

Meistens kann man beim Stillstand des Motors den Strom auch noch etwas absenken.

Wenn man die Kennlinien des Motors bei unterschiedlicher Versorgungs- Spannung vergleicht kann man den Verlauf bei weiteren Werten in etwa abschätzen.

Manfred

[mare_crisium]

sirnoname,

die genaue Beschreibung der Stromregeler-Funktion im L298/L297 findest Du beim Hersteller:

www.stm.com

Suche mal nach folgenden Application Notes:

AN380, AN460, AN468

Wahrscheinlich gibt's auf der Seite noch mehr Informationen zur Ansteuerung von Schritt- und anderen Motoren, wenn Du als Suchbegriff L298, L293 oder L297 eingibst. STM ist der Spezialist für diese Anwendungen.

mare_crisium

[Yossarian]

Hallo
http://www.nc-step.de/pdf/motor-basics.pdf
http://www.cs.uiowa.edu/~jones/step/

Mit freundlichen Grüßen
Benno

[sirnoname]

Die RN ST Motor Ansteuerung besitzt eine einstellbare Strombegrenzung.
Macht sie bei Stillstand auch den Strom weniger ?

[egoexpress]

Vielen Dank für eure Hilfe!
Beim nächsten Schrittmotor wird es uns sicher leichter fallen ;)

Eine Sache beschäftig uns aber noch. Der Motor wird schon bei 36V recht heiß. Wir haben nun 48V Komponenten bestellt, und sind uns nicht sicher, ob der Motor dann im Dauerbetrieb nicht verschmort.

Bei den bisherigen Versuchen war der Motor nicht montiert. Nun meine Frage:
Kann der Motor durch die Montage auf einen Flansch (riesige Aluminumfläche) nennenswert gekühlt werden, bzw reicht die Fläche der Montageseite des Motors aus, um ausreichend Wärme abzuleiten?

Gruss

[Manf]

Der Motor wird überwiegend durch den Strom erwärmt.
(48V Komponenten werden bis 48V berteibbar sein, auch mit 47V, für die Erwärmung macht das aber praktsch keinen Unterschied.)

Der Motor ist innen gut isoliert, ein bisschen hilft es aber sicher wenn er großflächig an Alu montiert ist.
Manfred

[egoexpress]

Ok, ich verstehe,
da die Spannung mit 48V zwar höher ist, die Stromstärke, die anliegt, jedoch gleich bleibt, sollte auch die Temperatur annähernd gleich bleiben ;)

Ich überlegte schon ein paar Kupferkühler zurechtzusägen, um sie zusätzlich an den Seiten anzubringen. Aber wenn die Motoren "innen gut isoliert" sind, mach das warscheinlich nur mäßig Sinn.
Oder vielleicht doch? Der Hersteller weist ja darauf hin, dass die "Gehäusetemperatur" 80° nicht überschreiten sollte. Die Spulen halten afaik noch ein wenig mehr aus...


Danke, Gruss

[Manf]

Genau, man sollte den Motor nicht themisch isolieren und auch ein bisschen an Alu anschrauben, das hilft aber auch nur begrenzt.

Dafür lohnt es sich eher eine Stromabsenkung im Stand vorzunehmen oder den Motor nicht ständig zu betreiben.

Durch die innere Isolation kommt es zu einer thermischen Zeitkonstanten im Bereich einer Stunde.
Manfred


Bei Interesse kannst Du ja selbst einmal für den Motor die Erwärmung und die thermische Zeitkonstante bei Nennlast (lieber bei halber Nennlast) messen. Es geht ganz einfach wie bei Momente der Durchflutung beschrieben. https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=119757#119757

[egoexpress]

Ui, nur eine Stunde!?

Wir bauen einen Autorennsimulator. Eine Stunde Betriebszeit wäre da schon arg wenig. Nunja, das müssen wir jetzt wohl mal austesten...

Das mit der Stromabsenkung im Stand werden wir uns mal vormerken. Ob dies für unsere Zwecke realiserbar ist, hängt davon ab, wie schnell der abgesenkte Strom wieder auf Nennstrom angehoben werden kann.

Um z.b Bodenwellen zu simulieren, muss der Schrittmotor schon ziemlich schnell reagieren, und die Richtung wechseln können ;)

Gruss

EDIT:

Bei Interesse kannst Du ja selbst einmal für den Motor die Erwärmung und die thermische Zeitkonstante bei Nennlast (lieber bei halber Nennlast) messen. Es geht ganz einfach wie bei Momente der Durchflutung beschrieben. https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=119757#119757

Vielen Dank für den Link. Da muss ich mich jetzt erst mal durchlesen ;)