Silnik krokowy 4A - zasilacz 4A czy 8A ?

[nasiono]

Witam.
Mam pewne wątpliwości co do poboru prądu przez silnik np 4A.
Czy prąd podawany przez producenta 4A (np. silnik bipolarny 4 przewodowy) jest określony dla pojedynczej cewki czy na cały silnik(2x2A)?
Jeśli na cewkę to w pracy pełno krokowej pracują przecież dwa uzwojenia jednocześnie. Tak więc pobór wynosi łącznie 8A i takiego zasilacza potrzebuje?
Pozdrawiam.

[noel20]

Producenci podają prąd na jedną cewkę. Sterując pełnym krokiem podwajasz tą wartość.
Na koniec trzeba jeszcze wziąć poprawkę, że to jest wartość peak a nie rms. Dodatkowo sterując pełnym krokiem silnik wpada w rezonanse tak, że jest jest w pewnym zakresie obrotów bezużyteczny. Chyba, że będziesz do używać poniżej wartości rezonansowej.
W praktyce w związku z tym prąd sterownika trzeba ustawić z obliczeń, a później w zależności od temperatury korpusu wartość skorygować.
Prąd zasilacza jednak oblicza się jakoś inaczej. Było na forum i już nie pamiętam, z resztą to jeszcze zależy od sterownika. Czy to chińskie Tb6560 czy jakiś powiedzmy leadshine. Ale jakbyś silnik bipolarny 4A/fazę sterował mikrokrokiem to zasilacz 4A powinien wystarczyć aż aż.

[nasiono]

Witam.
Między innymi chodzi o dobranie zasilacza pod komplet sterowników.

Praca pełno krokowa może zaistnieć tylko wtedy kiedy działają obydwie cewki jednocześnie. Bo tylko wtedy rotor może ustawić się w pozycji "pomiędzy" nimi.
Chodzi o to że jak producent podaje parametry : 3Nm , 4A na cewkę.
To muszę zapewnić takie źródło które zapewni taki pobór dla obydwu cewek czyli właśnie 8A. Jeśli podam na każdą cewkę tylko 2A to moment spadnie o połowę.

W pracy mikro-krokowej występuje ta sama zależność aby z pracy jednofazowej przejść na pełno krokową. Utrzymujemy na jednej fazie 4A a drugą zwiększamy od 0 do 100% o wartość mikro-kroku.

Jeśli jednak przyjmiemy że dla całego silnika max to 4A wtedy mikro-krok będzie mógł wyglądać inaczej np. różnica poziomów między cewkami : sin/cos . Wtedy jednak moment spada drastycznie.


Skąd się biorą wyliczenia transformatora dla kompletu silników 3x4A jak by silnik miał jedną cewkę.

Rozumiem też że wartość 4A to jest Peak. Sterownik M542 ma podaną wartość 4.2A - Peak , RMS - 3A czyli dla prawidłowego wysterowania silnika (4.2A 4Nm) pełną mocą potrzeba 6A.

Proszę o dokładniejsze wyjaśnienia i rozwianie wątpliwośći.

[Raven]

Jak to w końcu jest... pytasz bo nie wiesz czy stwierdzasz jak jest bo wiesz?

Jak na zdania twierdzące masz niepokojąco dużo "przyjmiemy" i "rozumiem też" - niestety przyjmujesz i rozumujesz błędnie.

Przy mikro masz przejście od A do B - A = cewka 1 na 100%, B = cewka 2 na 100%, przejście dla uproszczenia powinno odbywać się po okręgu więc w szczycie będzie to nie więcej niż 160% nominalnego prądu jednej cewki.

Dla pracy na dwa uzwojenia jednocześnie obydwa idą pełnym prądem.

A wszystko pomija impulsowy charakter pracy choppera.

Dobierał bym zasilacz z zapasem...

Silnik np. 57H56-3008B ma (dla połączenia bipolarnego) na cewce znamionowe 4.2 A przy napięciu 1.575 V, więc jedna cewka na 100% = 6.615 VA.

Jeden silnik 13.23 VA, z małym marginesem niech będzie 15 VA, 3 silniki = 45 VA.

Trafo i tak raczej kupisz rzędu 150-300 VA więc nie wiem o co w ogóle kruszysz kopię wyciągając do tego ograniczenia możliwości sterowników silników krokowych.

Dla świętego spokoju kupił bym trafo minimum 300 VA.

[nasiono]

Proszę o dokładne szczegółowe wytłumaczenie.

Między A=100% a B=100% jest pełny krok AB(2*100%). Mikro-krok w połowie odległości A - AB
150% nominalnego.
Tak czy inaczej podczas największego poboru mamy 8A.
Obliczenia:

4.2 A przy napięciu 1.575 V, więc jedna cewka na 100% = 6.615 VA.

Jeden silnik 13.23 VA, z małym marginesem niech będzie 15 VA, 3 silniki = 45 VA.

Jeśli chcemy zasilić silnik zgodnie ze sztuką tzn ~20x napięcie nominalne to czy obliczenia nie powinny wyglądać tak dla dajmy na to 45v:

4.2A x 45v = 190VA dla jednej cewki
380VA dla całego silnika
3 x 380VA = ! 1140VA !

Proszę się nie denerwować moje pytania to wynik wątpliwości.

[251mz]

nasiono,

Ja bym przede wszystkim zaczął od przekopania archiwum
Były co najmniej 2 wątki o tym traktujące...

[mc2kwacz]

Nasiono, Twoje obliczenia są błędne, bo jak 99% ludzi zajmujących się z doskoku elektroniką (oraz, o zgrozo, wielu "zawodowców"), nie rozumiesz istoty zagadnienia.
Nie możesz tego liczyć jak dla obwodu z opornikami, ponieważ obciążeniem zasilacza są elementy o charakterze złożonym, w przeważającej części reaktancyjnym. W tym przypadku cewki rdzeniowe.
Ludzie zwykle mniej więcej rozumieją jak działa kondensator, ale jak działa cewka jest zdecydowanie mniej intuicyjne, jak cały magnetyzm.
Otóż cewka gromadzi energię w polu magnetycznym, który wytwarza. Zmiany tego pola napotykają na "opór" (w tym sensie, że zmiana wartości pola nie może być skokowa). Pole magnetyczne jest pochodną prądu płynącego przez przewodnik cewki. Tak więc opór cewki na zmiany pola magnetycznego (strumienia magnetycznego) przenoszą się na opór stawiany ZMIANOM prądu. Ważne - zmianom a nie prądowi!

Tak więc, tłumacząc po chłopsku, podłączamy cewkę do źródła prądu i prąd w cewce zaczyna narastać. Im wyższa wartość napięcia źródła, tym szybciej - stąd wymóg podwyższonych napięć w obwodach zasilania silników. Kiedy prąd osiągnie ustawiona elektronicznie wartość, obwód odcina zasilanie ALE JEDNOCZEŚNIE zwiera zaciski cewki. Dlaczego? Żeby prąd w cewce mógł dalej płynąć bez przeszkód. W przeciwnym razie energia znajdzie inne ujście - albo w postaci wyładowania elektrycznego które zniszczy elektronikę. albo pole się rozproszy czyli wzrosną straty. A skąd ten prąd w zwartej cewce, skoro zasilanie odcięte? Właśnie z energii zgromadzonej w polu magnetycznym cewki.
Ponieważ cewka jest daleka od idealnej (bezstratnej) więc prąd stopniowo zanika (bo pole zanika z powodu strat - wyciekania energii i jej zamiany na ciepło). Wtedy układ elektroniczny znowu podłącza zasilanie i "pompuje" pole magnetyczne do wyznaczonego prądu.
Jako analogia może posłużyć pompowanie przebitej opony. Na początku jest flak. Podłączasz kompresor i pompujesz do wartości nominalnej. Ale po wyłączeniu kompresora znowu powietrze schodzi więc musisz znowu na chwilę włączyć kompresor i tak dalej. I tak to dosłownie działa w niektórych pojazdach specjalnych które nie mają pełnego ogumienia. Im większa dziura tym częściej trzeba dopompowywać. W przypadku cewki, na "dziurę" składa się opór drutu, rozpraszanie pola magnetycznego i straty w rdzeniu (wiele mechanizmów składowych).

Gdyby silnik był idealny, to znaczy miał idealne magnetowody - bezstratne, bezhisterezowe i bezoporowe, to w czasie ruchu pobierałby tylko tyle mocy ile mocy odbierałby układ mechaniczny. Ale że silniki zdecydowanie nie są idealne, więc mają straty. A straty oznaczają pobór mocy "na pusto". jednak mimo wszystko sprawność silnika NIEPRZECIĄŻONEGO jest duża, więc straty są niewielkie. Jakie? To zależy od silnika I STEROWNIKA. Bo sterownik też ma sprawność i bynajmniej nie jest do pominięcia przy szacowaniu poboru mocy. Wystarczy wspomnieć, że dobrej klasy sterowniki są chłodne i nawet nie mają radiatorów a sterowniki kiepskie grzeją się aż parzą.

I jeszcze dlaczego nie można ZDECYDOWANIE przekraczać prądu maksymalnego uzwojenia i lepiej się do niego nie zbliżać nawet. Cewki w silniku to nie są cewki POWIETRZNE, które mogą zgromadzić nieskończony strumień, tylko cewki rdzeniowe, które gromadzą energię w momencie magnetycznym atomów rdzenia. Pojemność magnetyczna rdzenia jest ograniczona. Kiedy rdzeń zbliża się do naładowania cewka przestaje być cewką a powoli zamienia się w zwykły kawałek drutu. Pole magnetyczne przestaje rosnąć za to prąd gwałtownie wzrasta. Silnik zamiast zwiększać moment zaczyna się rozgrzewać. czyli energia elektryczna wpompowana w cewkę (drut) idzie na straty.

Podsumowanie.
1. Sterownik, który zasila cewkę, pompuje ja prądem po czym pobór energii gwałtownie spada i jest tylko taki, jaki jest potrzebny na podtrzymanie prądu.
2. Pobór mocy przez silnik jest związany z jego obciążeniem
3. pobór mocy przez silnik jest związany ze sprawnością silnika i sterownika uzwojeń
4. pobór mocy przez silnik nie ma wiele wspólnego z katalogowym napięciem uzwojenia przy prądzie znamionowym, jest to wynik zwykłego oporu elektrycznego drutu, który jako element strat ma znaczenie W STANIE STATYCZNYM. Można powiedzieć, że minimalny pobór mocy przez uzwojenie nieruchomego silnika to właśnie I^2/R
5. nie można więc liczyć zapotrzebowania na moc jako napięcie zasilacza * prąd uzwojeń. Zapotrzebowanie na moc elektryczną można oszacować WYŁĄCZNIE z zapotrzebowania na moc mechaniczną. I oczywiście przemnożyć przez współczynnik sprawności. I na koniec dodać moc strat (punkt 4).
6. przy tej samej maszynie, w zależności od ustawionej dynamiki sterowania posuwami, zapotrzebowanie na moc chwilową może różnić się WIELOKROTNIE
7. wzrost napięcia zasilania tylko w niewielkim stopniu powoduje zwiększanie mocy strat w ogóle - z powodu większych strat na przełączanie prądów. jednak trzeba pamiętać, żeby zwiększając napięcie zasilacza zachować ten sam wymagany w danym układzie minimalny amperaż. Czyli faktycznie moc zasilaczy będzie musiała wzrosnąć, dla zapewnienia poprawnej pracy zasilaczy, mimo że będzie praktycznie nie wykorzystywana (!)

Trochę wyjaśniłem?

[Raven]

Między A=100% a B=100% jest pełny krok AB(2*100%). Mikro-krok w połowie odległości A - AB
150% nominalnego.

Sterowanie mikro-krokiem nie działa tak samo jak sterowanie na dwie cewki.
Przy jeździe na dwie cewki ZAWSZE zasilane są dwie cewki:
+A +B
+B -A
-A -B
-B +A

W przypadku sterowania mikro-krokowego następuje płynne przechodzenie pomiędzy cewkami.
+100%A 0%B
+71%A +71%B
0%A +100%B
-71%A +71%B
-100%A 0%B
-71%A -71%B
0%A -100%B
+71%A -71%B
+100%A 0%B

Jeśli chcemy zasilić silnik zgodnie ze sztuką tzn ~20x napięcie nominalne to czy obliczenia nie powinny wyglądać tak dla dajmy na to 45v:

4.2A x 45v = 190VA dla jednej cewki
380VA dla całego silnika
3 x 380VA = ! 1140VA !

Jeżeli zasilisz silnik napięciem większym niż znamionowe (np. 1.7V) to w uzwojeniu popłynie większy prąd, nastąpi przegrzanie i spalenie uzwojenia.

Nie ma żadnej normy w rodzaju 20x napięcie znamionowe zasilnia silnika.

Napięcie x20 to zgrubna próba wyjaśnienia jakie powinno być napięcie zasilające dla sterownika silnika krokowego.

Tak jak napisał mc2kwacz - od tego jakie są parametry uzwojenia (L i R) oraz napięcia zależy jak szybko uzwojenie się nasyci - nasycenie = pełny moment trzymający.

Im wyższe napięcie tym szybciej osiągnięty zostanie pełny moment trzymający, a dalej już sterownik silnika krokowego będzie musiał pilnować aby nie przekroczyć dopuszczalnego prądu/napięcia na uzwojeniu silnika.

Jak dla mnie jedynym sposobem wyboru napięcia zasilającego jest napięcie zbliżone do maksymalnego dopuszczalnego napięcia wybranego sterownika silników krokowych - różnice w trafo duże nie są, a różnie w możliwych do osiągnięcia obrotach silnika ogromne.

[nasiono]

mc2kwacz - dziękuje za wyjaśnienia.

Raven- nie jasne jest też dla mnie sterowanie mikro krokiem. W Twojm przykładzie wychodzi że cały silnik nigdy nie jest zasilany prądem większym niż np.142% jednej cewki. Moment jest więc sporo mniejszy.

Czemu nie przechodzi płynnie z zasilania jedno cewkowego do dwu cewkowego.
Wtedy każda cewka ma niezależny czoper ustawiony na 4A. Okresowo sprawdza prąd(np.20khz) i po przekroczeniu progu wyłącza zasilanie każdej cewki osobno. W zależności od mikrokroku moment waha się od 50%(jedna cewka) do 100%(dwie cewki) tego z pracy pełnokrokowej.


+100%A 0%B
+100%A + 50%B
+100%A +100%B
0%A + 50%B
0%A +100%B
......................
itd.

[Raven]

Po wykonaniu 1 kroku oczekuje się, że silnik wykona stały ruch - np. o 1/2 kroku.

100%A 0%B a następnie 100%A 50%B nie obróci osi silnika o 1/2 ruchu pomiędzy 100%A a 100%B.

Z tego samego powodu nie miesza się zasilania dwóch cewek i jednej cewki - rozkład momentu był by różny w zależności od położenia.

Przy nierównomiernym rozkładzie cóż po silnym kroku pośrednim pomiędzy dwoma uzwojeniami skoro krok zostanie zgubiony w kroku na pojedyncze uzwojenie.

To naturalne, że sterowanie mikro ma mniejszy moment niż na dwie cewkowi - ale za to ma znacznie mniejsze rezonanse i większą kulturę pracy.

O wiele lepiej wychodzi zastosowanie mocniejszego silnika i mikro, niż słabego silnika i dwu-cewkowego.

P.S. Przy dużym podziale kroków zwiększa się problematyczność zachowania jednorodności kroków silnika i pod obciążeniem wykonanie 1/64 może w ogóle nie odchylić osi silnika od pozycji 0/64 a 1/64 zostanie osiągnięte dopiero po 4-5/64 ruchu pomiędzy stanami stabilnymi.