Krokový motor - jak vybrat ten správný
Krokové motory nacházejí své užití nejčastěji v automatizačních aplikacích s požadavkem na relativně přesné polohování (CNC, robotika). V těchto aplikacích získávají kladné hodnocení nejen díky prakticky nulovými požadavky na údržbu (servis), ale také velice jednoduchým a uživatelsky přívětivým systémem řízení (programování).
Úhel kroku | Statorové vinutí
Úhel kroku krokového motoru se řídí návrhem statorového vinutí a počtem zubů na rotoru.
a = 360°/ (m * N) kde m = počet fází statoru, N = počet drážek rotoru
Uživatelská volba krokového motoru dle velikosti kroku je čistě závislá na požadavcích aplikace (přesnost polohování) a finančním limitu (vícefázové systémy jsou násobně dražší). Uživatel se proto nejčastěji setkává s nabídkou dvou- nebo třífázových krokových motorů s velikostí kroku 1,8° resp. 1,2°.
Velikost krokového motoru | Statický moment
Nejběžněji používané krokové motory jsou ve velikostech NEMA 14, 17, 23, 24 a 34, u kterých toto označení znamená velikost příruby motoru.
| NEMA 14 | NEMA 17 | NEMA 23 | NEMA 24 | NEMA 34 | |
| hrana příruby: | 35.3 mm | 42.3 mm | 56.4 mm | 60.0 mm | 86.0 mm |
Jak z technických tak i z fyzikálních důvodů je mechanické provedení krokových motorů těchto velikostí prakticky identické. To uživateli značně usnadňuje jeho volbu a orientaci v nabídce krokových motorů od různých výrobců.
Velikost příruby a délka krokového motoru pak udává tzv. kubaturu (objem) daného stroje, která zároveň předurčuje jeho maximální výstupní výkon (moment, otáčky). Ten bývá vzhledem k již zmiňovanému faktu o podobné konstrukci od všech firem (značek) prakticky stejný. Přibližné rozmezí hodnot statického momentu krokových motorů dle velikosti příruby je uvedeno v následujícícm seznamu:
| NEMA 14 | NEMA 17 | NEMA 23 | NEMA 24 | NEMA 34 | |
| statický moment: | až 0.2 Nm | 0.2 - 0.8 Nm | 0.8 - 2.5 Nm | 2.5 - 4.5 Nm | 4.5 - 12.0 Nm |
Otáčky
Nejefektivnější oblast otáček krokových motorů se nachází v rozmezí 50 - 500 ot/min. Se zvyšujícími se otáčkami naopak krokové motory velice rychle ztrácejí výkon (viz. obr. 1).
Obr. 1.: Momentová charakteristika krokového motoru (NEMA 23, statický moment 2.6 Nm)
Jako maximální smysluplné otáčky se obecně označuje hodnota kolem 1.500 ot/min. Zde však hodně záleží na provedení motoru a vhodným návrhem statorového vinutí lze dosáhnout velice specifických vlastností krokových motorů. Uživatel si pak dle vlastní potřeby volí motor určený pro oblast vysokého výkonu v nízkých nebo vysokých otáčkách. Zde je pak jeden z hlavních parametrů také způsob zapojení statorového vinutí.
Statorové vinutí a jeho zapojení
Zpojením statorového vinutí uživatel zásadně mění charakteristiku používaného krokového motoru. Detailní popis naleznete v tomto článku. Na tomto místě se soustředíme pouze na dvě zapojení, které je možné pouze u osmivodičového provedení statoru. V tomto případě má každá fáze dvě samostatné cívky (vinutí), které lze vzájemně propojovat a vytvářet tak sériové nebo paralení zapojení.
Pokud cívky statorového vinutí zapojíme sériově, bude mít takový motor největší možný ohmický odpor a realtivně malou indukčnost. Tato konfigurace je vhodná zejména pro aplikace s požadavkem na vysoký výkon v nízkých otáčkách. Paralelní zapojení je naopak používáné pro aplikace s vyššími otáčkami. Tak je to obecně zobrazeno na obrázku č. 2.
Obr. 2.: Rozdíl mezi sériovým a paralelním zapojením krokového motoru, NEMA34, statický moment 8 Nm.
Statorové vinutí dvoufázových krokových motorů velikosti NEMA 17 až 34 má ohmický odpor zpravidla v rozmezí několika desetin ohmů (paralelní zapojení) nebo 1 - 2 Ohmy při sériovém zapojení. Indukčnost těchto motorů se pohybuje v rozmezí několika jednotek (sériové zapojení) až maximálně několika desítek mH (paralelní zapojení).
| statický moment | ohmický odpor (Ω) | indukčnost (mH) | proud (A) | napětí (V) |
| - | sériové | paralelní | sériové | paralelní | sériové | paralelní | sériové | paralelní |
| 0.15 - 8.5 Nm | 0.2 - 0.8 | 0.2 - 0.5 | 6 - 16 | 1.5 - 14.0 | 1.5 - 4.0 | 3.0 - 8.0 | 0.3 - 3.2 | 0.6 - 4.0 |
Tab. 1.: Orientační hodnoty základních veličin krokových motorů NEMA 17, 23, 24 a 34.
Volba jmenovitých hodnot
V aplikacích s krokovými motory se obecně doporučuje momentová rezerva 50 - 100%, aby mohl motor spolehlivě překonat některé nestandardní situace (chvilkové rázové přetížení apod.).
Pokud tedy například při požadované rychlosti 1000 kroků/s je vypočtený potřebný moment 1 Nm, doporučuje se použít pohon, který má při této rychlosti dle své momentové charakteristiky moment nejméně 1,5 Nm.
Pokud hledáte krokové motory pro vaši aplikaci, prohlédněte si nabídku našich krokových motorů.
Okomentovat příspěvek Zrušit odpověď