Момент удержания шагового двигателя
В даташите шагового двигателя указаны сразу несколько моментов. Самый заметный — момент удержания: насколько крепко двигатель держит вал на месте, когда обмотки под током. Но для работы в движении важнее другие, динамические моменты.
Обновлено Редакция GAW
Момент удержания (holding torque) — момент, который нужно приложить, чтобы провернуть вал шагового двигателя, когда обмотки под током (Microchip, AN907). Он показывает, насколько крепко двигатель держит положение, но не то, какую нагрузку он потянет в движении.
Какие моменты бывают
| Момент | Определение по AN907 |
|---|---|
| Удержания (holding) | нужен, чтобы провернуть вал при обмотках под током |
| Фиксирующий (detent) | то же при обесточенных обмотках |
| Pull-in | против которого двигатель разгоняется с места без пропуска шагов при постоянной частоте |
| Pull-out | нагрузка, которую двигатель тянет на рабочей скорости |
Pull-in и pull-out — динамические моменты: они зависят от частоты шагов и падают с её ростом. Если момента не хватает, двигатель проскальзывает — не делает шаг или проскакивает лишний, — и разомкнутая система управления теряет положение вала. Поэтому двигатель подбирают с запасом или добавляют обратную связь.
Килограммы в даташите
Момент часто указывают в кг·см — это килограмм-сила на сантиметр. Перед расчётами его переводят в Н·м:
Это момент удержания высокомоментного двигателя из примера AN907 (шаг 1,8°, 4,5 А на фазу). Разрешение позиционирования задаёт угол шага; как держать ток обмоток и делить шаг — в статьях «Шаговые двигатели», «Драйверы H-моста» и термине «Микрошаг».
Частые вопросы
Как перевести момент из кг·см в Н·м?
1 кгс·см = 9,81 Н · 0,01 м ≈ 0,0981 Н·м. Двигатель из примера Microchip AN907 с моментом удержания 16 кг·см даёт около 1,57 Н·м. AN907 прямо предупреждает, что килограммы в даташитах — это сила, и перед расчётами их переводят в ньютоны.
Почему двигатель пропускает шаги, хотя момента удержания хватает?
Момент удержания — статический, при неподвижном вале. В движении важны динамические моменты pull-in и pull-out, которые падают с ростом частоты шагов, а pull-in ещё и зависит от момента инерции нагрузки. Если их не хватает, двигатель проскальзывает, и контроллер теряет положение вала.
Что такое фиксирующий момент?
Момент, нужный, чтобы провернуть вал обесточенного двигателя. У двигателей с постоянными магнитами он есть и без питания; AN907 называет его магнитной фиксацией, или остаточным моментом удержания, и отмечает, что в некоторых применениях он полезен.
Источники
- Microchip. AN907: Stepping Motors Fundamentals (DS00907A, 2004) — момент удержания — момент, нужный, чтобы провернуть вал при обмотках под током; фиксирующий (detent) — то же без тока; pull-in — момент, против которого двигатель разгоняется с места без пропуска шагов при постоянной частоте; pull-out — нагрузка, которую двигатель тянет на рабочей скорости; динамические моменты зависят от частоты шагов, pull-in — сильно от момента инерции нагрузки; при недостатке момента двигатель «проскальзывает», и разомкнутое управление теряет положение; пример высокомоментного двигателя: шаг 1,8°, 1,8 В, 4,5 А на фазу, 0,4 Ом, 0,96 мГн, момент удержания 16 кг·см, указанный в килограммах силы — его переводят в Н·м перед расчётами
- Microchip. AN906: Stepper Motor Control Using the PIC16F684 (DS00906A, 2004) — полные шаги дают рывки, микрошаг сглаживает движение между ними и повышает разрешение; «высокомоментный» микрошаг попеременно меняет ток двух обмоток; пример — биполярный двигатель 1,8° на шаг, рассчитанный на 0,5 А при 5 В, питают от 12 В — в 2,4 раза выше номинала
Нашли ошибку?