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Vier Methoden, die Sie zur Steuerung eines Schrittmotors kennen müssen

Ein Schrittmotor ist einfach aufgebaut und kann über einen weiten Frequenzbereich drehzahlgeregelt werden. Die Drehzahl wird dabei nicht von der Last beeinflusst. Als spezialisierter Motorenlieferant stellt Leili Ihnen verschiedene Steuerungsmethoden für Schrittmotoren vor. I. Werkzeuge/Rohstoffe Schrittmotoren, Mikrocontroller, SPS, DCS II. Methoden 1. Mikrocontroller-Steuerung. Ein Schrittmotor ist ein digital gesteuerter Motor. Seine Antriebsschaltung reagiert auf ein Steuersignal und wandelt dieses in eine Winkelverschiebung um. Das heißt, ein Impulssignal führt zu einer Winkeldrehung des Schrittmotorantriebs. Daher eignet er sich sehr gut für die Mikrocontroller-Steuerung. Über den Mikrocontroller kann die Impulsverteilung die Phasenwechselsequenz steuern. Ausgehend von einem bestimmten Betriebsmodus kann die Leistung des Motors durch positive Sequenzphasenwechsel (d. h. Vorwärts- oder Rückwärtslauf des Motors) gesteuert werden. Durch Änderung des Intervalls zwischen den beiden Impulsen kann die Geschwindigkeit des Schrittmotors und weitere Einstellungen angepasst werden. Mit herkömmlichen 51-Mikrocontrollern wie AT89C2051 oder STC12C1052 + THB7128 oder THB6064 lassen sich solche Chips kombinieren. 2. Schrittmotorsteuerungen sind mit Timing-Programmen wie dem TPC4-4TD einfach zu bedienen. Über die Tabelleneinstellungen ohne Programmierung lassen sich Impulsfrequenz, Impulsanzahl und Richtungssteuerungsdaten einstellen. Dadurch lassen sich Geschwindigkeit, Position, Länge, Timing und verschiedene Grundfunktionen des Schrittmotorantriebs steuern. 3. Durch den Einsatz eines leistungsstarken DSPs, der die Busspannung und den Motorstrom nutzt, um im Regelalgorithmus eine geschlossene Regelung des Schrittmotorstroms zu erreichen, lässt sich der Schrittmotorantrieb präzise steuern und gleichzeitig Vibrationen und Geräusche bei niedrigen Geschwindigkeiten reduzieren. Beispielsweise verwendet das Schrittmotorantriebssystem der EZM-Serie von Inax eine DSP-Steuerung, die im niedrigen und mittleren Geschwindigkeitsbereich eine Leistung nahe an die des Servobetriebs heranreicht. 4. SPS-basierte Steuerung. Die PIC-Programmierung gibt eine bestimmte Anzahl von Rechteckimpulsen aus, steuert den Schrittmotorwinkel und damit den Vorschub des Servomechanismus. Durch die Programmierung der Steuerimpulsfrequenz wird die Drehzahl des Motors und damit die Vorschubgeschwindigkeit des Servomechanismus gesteuert.

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Tipps, die Sie bei der Anwendung von Schrittmotoren kennen müssen

1. Schrittmotoren werden für Anwendungen mit niedriger Drehzahl eingesetzt – maximal 1000 Umdrehungen pro Minute (6666 PPS bei 0,9 Grad), vorzugsweise zwischen 1000 und 3000 PPS (0,9 Grad). Ein Untersetzungsgetriebe ermöglicht einen effizienten und geräuscharmen Betrieb in diesem Bereich. 2. Bei starken Vibrationen sollte der Schrittmotor nicht voll ausgelastet werden. 3. Nur Motoren mit einer Nennspannung von 12 V verwenden 12 V. Die andere Motorspannung entspricht nicht der Antriebsspannung. Die Antriebsspannung kann vom Antrieb gewählt werden (Vorschlag: SL57 mit 24–36 V DC, SL86 mit 50 V DC, SL110 mit über 80 V DC). 12 V können neben einer 12-V-Konstantspannung auch für andere Antriebsleistungen verwendet werden, allerdings ist der Temperaturanstieg zu berücksichtigen. 4. Bei hoher Rotationsträgheit der Last sollte ein Motor mit hoher Sitzanzahl gewählt werden. 5. Motoren mit höheren Drehzahlen oder hoher Trägheitslast sollten in der Regel nicht mit der Betriebsdrehzahl gestartet werden. Stattdessen sollte die Frequenz schrittweise erhöht werden, damit der Motor keinen Schritt verliert. Beides reduziert gleichzeitig Geräusche und verbessert die Positioniergenauigkeit des Anschlags. 6. Hohe Präzision sollte durch mechanische Verzögerung und Erhöhung der Motordrehzahl erreicht werden. Alternativ kann ein Antrieb mit hoher Feinanteilsgenauigkeit verwendet werden. Dies kann auch durch die Verwendung eines 5-Phasen-Motors erreicht werden. Das Gesamtsystem ist jedoch teurer und wird von weniger Herstellern angeboten, sodass die Vermeidung von Problemen für Laien schwierig ist. 7. Der Motor sollte nicht im Vibrationsbereich laufen. Dies kann gegebenenfalls durch Änderung der Spannung, des Stroms oder durch zusätzliche Dämpfung behoben werden. 8. Bei einem Motor mit einer Betriebstemperatur von 600 PPS (0,9 Grad) unter dem Nennwert sollte ein geringer Strom, eine hohe Induktivität und eine niedrige Spannung verwendet werden. 9. Es gilt der Grundsatz, zuerst den Motor und dann den Antrieb auszuwählen.

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Marktausblick für bürstenlose Gleichstrommotoren: Weltweite Nachfrage- und Wachstumsaussichten 2018–2026

Ein bürstenloser Gleichstrommotor (DC), auch Synchronmotor genannt, wird mit Gleichstrom anstelle eines mechanischen Kommutierungssystems angetrieben. Bürstenlose Gleichstrommotoren zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Zuverlässigkeit aus, tragen zur Geräuschreduzierung bei und bieten dynamisches Ansprechverhalten, einen hohen Drehzahlbereich und eine lange Lebensdauer – wichtige Merkmale, die das Marktwachstum für bürstenlose Gleichstrommotoren vorantreiben sollen. Musterexemplar dieses Forschungsberichts anfordern: https://www.coherentmarketinsights.com/insight/request-sample/1438 Der höhere Wirkungsgrad bürstenloser Gleichstrommotoren im Vergleich zu anderen Induktions- oder Magnetmotoren treibt das Wachstum des Marktes für bürstenlose Gleichstrommotoren voran. Bürstenlose Gleichstrommotoren sind effizienter als ihre bürstenbehafteten Gegenstücke, da sie einen geringeren mechanischen Verschleiß aufweisen und somit die Wartungskosten senken. Bürstenlose Motoren arbeiten bei niedrigen Temperaturen, erfordern nur minimale Wartung, sind thermisch beständig und verhindern Funkenbildung. Dies wiederum hat die Nachfrage nach bürstenlosen Motoren gegenüber anderen Motorentypen erhöht. Die Integration sensorloser Steuerungen in bürstenlose Gleichstrommotoren erhöht die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit des Produkts, reduziert mechanische Fehlausrichtungen und elektrische Verbindungen und reduziert Gewicht und Größe des Produkts. Die Nachfrage nach sensorlosen Steuerungen im Industriemaschinenbau ist aufgrund der kostengünstigen und robusten Motorantriebe deutlich gestiegen. Bei den Endverbrauchern hielt das Segment der industriellen Automatisierungsgeräte aufgrund der steigenden Nachfrage nach Hybrid- und Elektrofahrzeugen den größten Marktanteil im Markt für bürstenlose Gleichstrommotoren. Laut der Internationalen Energieagentur wurden 2016 weltweit über 750.000 Elektroautos verkauft. Der Konsumgütersektor wächst aufgrund der steigenden Nachfrage nach Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HLK) rasant, was wiederum die Nachfrage nach bürstenlosen Gleichstrommotoren erhöht. Der asiatisch-pazifische Raum hielt aufgrund der steigenden Produktion von Elektroautos und der steigenden Nachfrage nach Unterhaltungselektronik den größten Marktanteil bei bürstenlosen Gleichstrommotoren. Laut der Internationalen Energieagentur hatte China 2016 den größten Marktanteil im Markt für Elektroautos und machte über 40 % der weltweit verkauften Elektroautos aus. Der nordamerikanische Markt dürfte aufgrund der steigenden Nachfrage nach hochentwickelten medizinischen Geräten das schnellste Wachstum verzeichnen. Ein Beispiel hierfür ist die Entwicklung von Beatmungsgeräten mit positivem Atemwegsdruck (PAP) zur Behandlung von Schlafapnoe. Dieses Gerät unterstützt Patienten beim Atmen und verfügt über einen bürstenlosen Gleichstrommotor zum Antrieb des Gebläses. Zu den wichtigsten Akteuren im Markt für bürstenlose Gleichstrommotoren zählen Johnson Electric, Ametek, MinebeaMitsumi Inc., Allied Motion Technologies Inc., Maxon Motor AG, Emerson Electric Corporation, ABB, Nidec Corporation und ARC Systems. Weitere Informationen: https://www.coherentmarketinsights.com/ongoing-insight/brushless-dc-motors-market-1438

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Eine kurze Beschreibung der Vorteile und Verwendungsmöglichkeiten von BLDC-Motoren und des Unterschieds zwischen ihnen und Gleichstrommotoren

Ein BLDC-Motor (bürstenloser Gleichstrommotor) ist ein rotierender Motor mit Permanentmagneten im Rotor und Wicklungen im Stator. Der BLDC-Motor ersetzt den mechanischen Kommutator eines bürstenbehafteten Gleichstrommotors durch einen elektrischen Kommutator. Die Stromversorgung erfolgt über ein integriertes Wechselrichter-/Schaltnetzteil mit Gleichstromversorgung, das ein Wechselstromsignal zum Antrieb des Motors erzeugt. BLDC-Motoren zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad und eine gute Bedienbarkeit aus und werden aufgrund ihres geringen Stromverbrauchs häufig in verschiedenen Antriebssystemen eingesetzt. Gleichstrommotor (Bürstenmotor) Eine Spule befindet sich in einem Magnetfeld. Durch Stromfluss wird die Spule vom Magnetpol auf der einen Seite abgestoßen und vom Magnetpol auf der anderen Seite angezogen und dreht sich dadurch kontinuierlich. Der während der Rotation in die Spule zurückfließende Strom hält diese in Rotation. Der Kommutator des Motors wird von den Bürsten angetrieben, die sich oberhalb des Kommutators befinden und sich mit der Rotation kontinuierlich bewegen. Durch Positionsänderung der Bürsten kann die Stromrichtung geändert werden. Kommutator und Bürsten sind für die Rotation von Gleichstrommotoren unverzichtbar. Bürstenloser Gleichstrommotor Brushless bedeutet bei BLDC-Motoren „bürstenlos“, d. h., Gleichstrommotoren (Bürstenmotoren) besitzen keine Bürsten. Die Aufgabe der Bürsten in Gleichstrommotoren besteht darin, die Spulen im Rotor über den Kommutator zu erregen. BLDC-Motoren hingegen verwenden Permanentmagnete für den Rotor, der keine Spulen enthält. Der Gleichstrommotor (Bürstenmotor) verfügt über ein Magnetfeld, das von einem festen, unbeweglichen Permanentmagneten erzeugt wird. Die Rotation erfolgt durch Steuerung des von der Spule (Rotor) erzeugten Magnetfelds. Die Drehzahl wird durch Spannungsänderung verändert. Der Rotor des BLDC-Motors ist ein Permanentmagnet und dreht sich durch Richtungsänderung des von der umgebenden Spule erzeugten Magnetfelds. Die Rotorrotation wird durch Richtung und Stärke des zur Spule fließenden Stroms gesteuert. Vorteile von BLDC-Motoren BLDC-Motoren besitzen mehr als drei Spulen am Stator, mit jeweils zwei Drähten pro Spule, sodass der Motor insgesamt mindestens sechs Anschlussdrähte hat. Aufgrund der internen Verdrahtung werden in der Regel nur drei Drähte benötigt, aber immer noch ein Draht mehr als beim zuvor beschriebenen Gleichstrommotor (Bürstenmotor), der sich nicht durch die Verbindung der Plus- und Minuspole der Batterie bewegt. Dank des hohen Wirkungsgrads kann die Drehkraft (das Drehmoment) stets auf dem Maximum gehalten werden. Bei Gleichstrommotoren (Bürstenmotoren) kann die Rotation bei maximalem Drehmoment nur kurzzeitig und nicht dauerhaft aufrechterhalten werden. Um ein ähnliches Drehmoment wie ein BLDC-Motor zu erreichen, muss der Magnet verstärkt werden. Daher kann selbst ein kleiner BLDC-Motor eine hohe Leistung abgeben. Dank guter Steuerung erreicht der BLDC-Motor das gewünschte Drehmoment und die gewünschte Drehzahl ohne Abweichungen. Die Zieldrehzahl und das Drehmoment lassen sich präzise zurückmelden, und die Wärmeentwicklung sowie der Stromverbrauch des Motors lassen sich durch präzise Steuerung reduzieren. Bei Batteriebetrieb kann die Betriebszeit durch gute Steuerung verlängert werden. Langlebig und geräuscharm. Gleichstrommotoren (Bürstenmotoren) weisen aufgrund des Kontakts zwischen Bürsten und Kommutator über längere Zeit Verluste auf. Die Kontaktteile erzeugen zudem Funken, insbesondere wenn der Spalt zwischen Kommutator und Bürsten die Bürsten berührt. Dies führt zu starken Funken und Geräuschen. Wenn Sie Geräusche vermeiden möchten, sollten Sie einen BLDC-Motor in Betracht ziehen. Anwendungen von BLDC-Motoren Wofür werden BLDC-Motoren mit hohem Wirkungsgrad, vielfältigen Steuerungsmöglichkeiten und langer Lebensdauer eingesetzt? Sie werden häufig in Produkten eingesetzt, die von ihrem hohen Wirkungsgrad und ihrer langen Lebensdauer profitieren und im Dauerbetrieb eingesetzt werden. Beispielsweise werden BLDC-Motoren seit kurzem in Elektrogeräten und Ventilatoren eingesetzt und konnten dank ihres hohen Wirkungsgrads den Stromverbrauch deutlich senken. Durch eine Änderung des Steuerungssystems konnte die Drehzahl deutlich erhöht werden. Staubsauger zeigen die gute Steuerung des BLDC-Motors. Auch Festplatten, wichtige Speichermedien, nutzen BLDC-Motoren für ihre rotierenden Teile. Da diese Motoren lange laufen müssen, ist ihre Langlebigkeit wichtig. Der Stromverbrauch ist extrem niedrig, und ein hoher Wirkungsgrad ist auch mit einem niedrigen Stromverbrauch verbunden. Fazit Bürstenlose Motoren bieten gegenüber bürstenbehafteten Gleichstrommotoren viele Vorteile: ein besseres Drehmoment-Gewichts-Verhältnis, ein höheres Drehmoment (höherer Wirkungsgrad), höhere Zuverlässigkeit, geringere Geräuschentwicklung, eine längere Lebensdauer (bei bürstenlosen Motoren und bei Kommutatorkorrosion), die Vermeidung ionisierender Funken durch den Kommutator und eine allgemeine Reduzierung elektromagnetischer Störungen. Da die Wicklungen im Gehäuse untergebracht sind, können sie durch Wärmeleitung gekühlt werden, wodurch ein Luftstrom im Motor zur Kühlung entfällt. Dadurch kann das Motorinnere vollständig geschlossen werden, um das Eindringen von Staub oder anderen Fremdkörpern zu verhindern. BLDC-Motoren eignen sich hinsichtlich der Kraftregelung besser für kleine Roboter. Wenn Schrittmotoren verwendet werden, erfordert die Fixierung einer Struktur wie beispielsweise eines Roboterhandgelenks in einer bestimmten Position BLDC-Motoren. Diese eignen sich auch für den Einsatz in Drohnen, insbesondere solchen mit mehrachsigen Gestellen, da die Fluglage durch Änderung der Anzahl der Propellerumdrehungen gesteuert werden kann. Daher sind BLDC-Motoren, die die Drehung präzise steuern können, von Vorteil.

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Der Unterschied zwischen Servomotor und Schrittmotor

Der Rotor im Servomotor ist ein Permanentmagnet. Der vom Antrieb gesteuerte U/V/W-Dreiphasenstrom erzeugt ein elektromagnetisches Feld, unter dessen Einfluss sich der Rotor dreht. Der mitgelieferte Encoder gibt Signale an den Antrieb zurück, der den Rotordrehwinkel entsprechend dem Rückkopplungswert im Vergleich zum Sollwert anpasst. Die Genauigkeit des Servomotors wird durch die Genauigkeit des Encoders (Anzahl der Striche) bestimmt. Was ist ein Servomotor? Welche Typen gibt es? Welche Leistungsmerkmale bietet er? A: Servomotoren, auch Stellmotoren genannt, dienen als Stellglied in automatischen Steuerungssystemen, um das empfangene elektrische Signal in eine Winkelverschiebung oder Winkelgeschwindigkeit an der Motorwelle umzuwandeln. Man unterscheidet zwischen Gleichstrom- und Wechselstrom-Servomotoren. Ihr Hauptmerkmal ist, dass bei Nullspannung keine Eigenrotation auftritt und die Drehzahl mit zunehmendem Drehmoment gleichmäßig abnimmt. Worin besteht der Funktionsunterschied zwischen einem AC-Servomotor und einem bürstenlosen DC-Servomotor? A: AC-Servomotoren sind besser, da sie über eine sinusförmige Kugelumlaufspindel mit geringer Drehmomentschwankung verfügen. DC-Servomotoren hingegen haben eine trapezförmige Welle. DC-Servomotoren sind jedoch einfacher und günstiger. Permanentmagnet-AC-Servomotoren: Seit den 1980er Jahren hat sich die Technologie der Permanentmagnet-AC-Servoantriebe mit der Entwicklung von integrierten Schaltkreisen, Leistungselektronik und AC-Drehzahlreglern stark weiterentwickelt. Namhafte Elektrohersteller in verschiedenen Ländern haben eigene AC-Servomotoren und Servoantriebe auf den Markt gebracht und entwickeln diese kontinuierlich weiter. AC-Servosysteme haben sich zur wichtigsten Entwicklungsrichtung moderner Hochleistungs-Servosysteme entwickelt, sodass die ursprünglichen DC-Servomotoren kurz vor der Ablösung stehen. In den 1990er Jahren wurden AC-Servosysteme weltweit kommerzialisiert, die eine volldigitale Steuerung des Sinusmotor-Servoantriebs nutzen. Die Entwicklung von AC-Servoantrieben im Getriebebereich verändert sich ständig. Die Hauptvorteile eines Permanentmagnet-AC-Servomotors gegenüber einem Gleichstrom-Servomotor sind: (1) Der Motor benötigt weder Bürsten noch Kommutator und arbeitet daher zuverlässig und wartungsarm. (2) Die Wärmeableitung der Statorwicklung ist einfacher. (3) Die geringe Trägheit ermöglicht eine einfache Verbesserung der Schnelligkeit der Balgkupplung. (4) Die Motorleistung ist für hohe Drehzahlen und hohe Drehmomente geeignet. (5) Bei gleicher Leistung geringeres Volumen und Gewicht. Servo- und Schrittmotor Servomotoren basieren hauptsächlich auf Impulsen zur Positionierung. Im Prinzip lässt sich das so verstehen: Der Servomotor empfängt einen Impuls und dreht sich entsprechend dem Winkel um einen Impuls, um eine Verschiebung zu erzielen. Da der Servomotor selbst Impulse aussendet, sendet er für jeden Drehwinkel eine entsprechende Anzahl von Impulsen aus. Dadurch bildet der Servomotor, der Impulse empfängt, ein Echo oder einen geschlossenen Regelkreis. Das System erkennt so, wie viele Impulse gleichzeitig an den Servomotor gesendet und wie viele Impulse empfangen wurden. Dadurch kann die Drehung des Motors hochpräzise gesteuert und eine präzise Positionierung von bis zu 0,001 mm erreicht werden. Schrittmotoren sind diskrete Bewegungselemente, die eine wesentliche Verbindung zur modernen digitalen Steuerungstechnik aufweisen. In modernen digitalen Steuerungssystemen sind Schrittmotoren weit verbreitet. Mit dem Aufkommen volldigitaler AC-Servosysteme finden auch AC-Servomotoren zunehmend Eingang in digitale Steuerungssysteme. Um dem Trend zur digitalen Steuerung gerecht zu werden, verwenden die meisten Motion-Control-Systeme Schrittmotoren oder volldigitale AC-Servomotoren als Antriebsmotoren. Obwohl sich beide in der Steuerungsart (Impulsfolge und Richtungssignal) und der flexiblen Kopplung ähneln, gibt es erhebliche Unterschiede in Leistung und Anwendungsgebieten. Ein Vergleich der beiden Leistungsklassen. Zunächst einmal die unterschiedliche Regelgenauigkeit. Zweiphasige Hybrid-Schrittmotoren haben in der Regel einen Schrittwinkel von 3,6° bzw. 1,8°, fünfphasige Hybrid-Schrittmotoren hingegen von 0,72° bzw. 0,36°. Es gibt auch einige Hochleistungs-Schrittmotoren mit noch kleineren Schrittwinkeln. Beispielsweise beträgt der Schrittwinkel eines Schrittmotors für langsam laufende Werkzeugmaschinen von SCT 0,09°. Das deutsche Unternehmen BERGER LAHR (BERGER LAHR) hat einen dreiphasigen Hybrid-Schrittmotor entwickelt, dessen Schrittwinkel auf 1,8°, 0,9°, 0,72°, 0,36°, 0,18°, 0,09°, 0,072° und 0,036° eingestellt werden kann und mit dem Schrittwinkel von zwei- und fünfphasigen Hybrid-Schrittmotoren kompatibel ist. Die Regelgenauigkeit des AC-Servomotors wird durch den Drehgeber an der Rückseite der Motorwelle gewährleistet. Bei einem volldigitalen AC-Servomotor von Panasonic beträgt beispielsweise das Impulsäquivalent 360°/10000 = 0,036° für einen Motor mit einem Standard-2500-Zeilen-Encoder aufgrund der im Antrieb verwendeten Vierfachfrequenztechnologie. Bei einem Motor mit 17-Bit-Encoder erhält der Antrieb pro Motorumdrehung 217=131072 Impulse, d.h. sein Impulsäquivalent beträgt 360°/131072=9,89 Sekunden. Der Schrittwinkel von 1,8° des Schrittmotors beträgt 1/655 Impulsäquivalent. Zweitens sind die Niederfrequenzeigenschaften unterschiedlich. Schrittmotoren neigen bei niedrigen Drehzahlen zu niederfrequenten Schwingungen. Abhängig von der Schwingfrequenz, den Lastbedingungen und der Antriebsleistung wird allgemein angenommen, dass die Schwingfrequenz die Hälfte der Leerlauffrequenz des Motors beträgt. Dieses durch das Funktionsprinzip des Schrittmotors bedingte niederfrequente Schwingungsphänomen beeinträchtigt den normalen Betrieb der Maschine erheblich. Bei niedrigen Drehzahlen von Schrittmotoren sollten grundsätzlich Dämpfungsmaßnahmen eingesetzt werden, um niederfrequente Schwingungen zu vermeiden, z. B. durch den Einbau von Dämpfern am Motor oder eine Unterteilungstechnologie am Antrieb. Abhängig von der Schwingfrequenz, den Lastbedingungen und der Antriebsleistung wird allgemein angenommen, dass die Schwingfrequenz die Hälfte der Leerlauffrequenz des Motors beträgt. Dieses durch das Funktionsprinzip des Schrittmotors bedingte niederfrequente Schwingungsphänomen beeinträchtigt den normalen Betrieb der Maschine erheblich. Bei niedrigen Drehzahlen von Schrittmotoren sollte grundsätzlich eine Dämpfungstechnik eingesetzt werden, um niederfrequente Vibrationen zu kompensieren, z. B. durch den Einbau von Dämpfern am Motor oder eine Unterteilungstechnik am Antrieb. AC-Servomotoren arbeiten mit einer sehr sanften Membrankupplung, sodass selbst bei niedrigen Drehzahlen keine Vibrationen auftreten. Das AC-Servosystem verfügt über eine Resonanzunterdrückungsfunktion, die die mangelnde mechanische Steifigkeit kompensieren kann. Die interne Frequenzauflösungsfunktion (FFT) erkennt den Resonanzpunkt der Maschine und erleichtert die Systemanpassung. Drittens unterscheiden sich die Moment-Frequenz-Kennlinien. Das Ausgangsdrehmoment eines Schrittmotors nimmt mit zunehmender Drehzahl ab und fällt bei höheren Drehzahlen stark ab. Die maximale Betriebsdrehzahl liegt daher in der Regel bei 300–600 U/min. AC-Servomotoren haben ein konstantes Drehmoment, d. h. innerhalb ihrer Nenndrehzahl (in der Regel 2000–3000 U/min) können sie das Nenndrehmoment abgeben, oberhalb der Nenndrehzahl ist die Leistung konstant. Viertens: Die Überlastfähigkeit ist unterschiedlich. Schrittmotoren sind in der Regel nicht überlastfähig. AC-Servomotoren hingegen sind stark überlastfähig. Ein AC-Servosystem von Panasonic beispielsweise verfügt über Drehzahl- und Drehmomentüberlastfähigkeit. Sein maximales Drehmoment beträgt das Dreifache des Nenndrehmoments und kann so das Trägheitsmoment der Trägheitslast beim Anlauf überwinden. Da Schrittmotoren keine solche Überlastfähigkeit aufweisen, muss zur Überwindung dieses Trägheitsmoments oft ein Motor mit höherem Drehmoment gewählt werden. Da die Maschine im Normalbetrieb kein so hohes Drehmoment benötigt, kommt es zu Drehmomentverlusten. Fünftens: Die Betriebsleistung ist unterschiedlich. Schrittmotorsteuerungen mit offenem Regelkreis: Eine zu hohe Startfrequenz oder eine zu große Last führen zu Schrittverlusten oder Blockierungen. Eine zu hohe Stoppgeschwindigkeit führt zu Überschwingern. Um die Regelgenauigkeit zu gewährleisten, muss daher das Problem des Drehzahlanstiegs und -abfalls

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Eigenschaften des Servomotors und Anwendung des Servomotors

Servomotoren sind vielseitig einsetzbar. Wir wollen herausfinden, wo sie eingesetzt werden. Zunächst das Prinzip und die Funktion des Motors. Für Einsteiger in die industrielle Automatisierung oder den Maschinenbau: Was genau ist ein Servomotor? Ganz einfach: Der Motor kann den Drehwinkel präzise berechnen und eine Positionsrückmeldung in Echtzeit liefern. Wird der Motor in Echtzeit überwacht? Der Encoder überwacht den Motor. Die Eigenschaften eines Servomotors sind sehr charakteristisch und bestimmen, in welchen Geräten er eingesetzt wird. 1. Hohe Präzision. Hohe Präzision ermöglicht die Positionsregelung. 2. Schnelles Ansprechverhalten des geschlossenen Regelkreises. Schnelles Ansprechverhalten ermöglicht die Steuerung von Frequenz und Kraft. 3. Die gesamte Motorbewegung wird gesteuert. Anschließend kann der gesamte Motor über ein digitales Signal oder Impulssignal programmiert werden, um die Steuerung zu realisieren. Das bedeutet komplexe Bewegungen. Sie verstehen das nicht? Dann werden Sie es verstehen. Wir erläutern die drei wichtigsten Funktionen, die sich in verschiedenen Bewegungen im industriellen Bereich umsetzen lassen. 1. Funktion: Positionssteuerung. Da die Positionssteuerung eine sehr präzise Ausrichtung ermöglicht, sind Etikettieren, Laminieren von zwei Produkten und die Herstellung von Werbetischen nicht möglich. Ist es möglich, mehrere Produkte gleichzeitig zu steuern, um eine gleichmäßige Bewegung zu erzeugen, z. B. die Lichtkugel über der Bühne? Ist eine hohe Genauigkeit bei Druckmaschinen, horizontalem und vertikalem Nähen oder Sägen möglich? Wenn also Geräte mit hohen Anforderungen an die Genauigkeit arbeiten, sollten wir zunächst über den Einsatz eines Servomotors nachdenken. Im endgültigen Produktdesign hängt der Einsatz von Servomotoren oder Schrittmotoren von den Kosten und den Genauigkeitsanforderungen ab. Die Genauigkeit von Servomotoren ist deutlich höher als die von Schrittmotoren. Ein Servomotor mit 17-Bit-Encoder erreicht eine 600-mal höhere Genauigkeit als ein herkömmlicher Schrittmotor. Zu den Geräten, die hauptsächlich mit Servopositionierung arbeiten, gehören: Quilt- und Steppmaschinen, Druckmaschinen, Dosiermaschinen, Laminiermaschinen, Etikettiermaschinen, Prüf- und Fördertische in der Elektronikfertigung, verschiedene Arten von Übertragungsleitungskörpern, Verschiebemaschinen und verschiedene Anwendungen von fliegenden Scheren. Der aktuellste Servomotor für Maskenmaschinen im Jahr 2020 ist ein 750-W-Servomotor, der über eine SPS oder einen Motion Controller gesteuert wird. Die Hauptfunktion ist die Spannungsregelung (eine erweiterte Version der Positionsregelung), die durch die Bewegung des Maskenrohmaterialstreifens erreicht wird. Viele, die sich gerade mit diesem Thema beschäftigen, fragen sich bei der Betrachtung von Geräten mit Servoantrieb, ob die Verarbeitungsgenauigkeit besonders hoch sein muss. Wenn keine hohe Genauigkeit erforderlich ist, reichen Schrittmotoren grundsätzlich aus. 2. Funktion 2: Anwendungen im Bereich der geschlossenen Regelkreise. Tatsächlich lässt sich bei der schnellen Reaktion von Regelkreisen zunächst an verschiedene Ventil- und Schalteranwendungen denken, nicht wahr? Herzlichen Glückwunsch, Sie haben die richtige Antwort gegeben. Nehmen wir uns unser neuestes Beatmungsgerät an, das Luft und Sauerstoff mischt und Servoventile verwendet. Wir haben als erstes Anwendungsgebiet eine Vielzahl von Werkzeugmaschinen entdeckt, bei denen häufige Geschwindigkeits- oder Positionsänderungen auftreten. Servomotoren werden zur Antriebssteuerung eingesetzt. Beispiel: Alle Achsen von 5-Achs-Werkzeugmaschinen sind servoangetrieben und dienen hauptsächlich der Positionsregelung. Der zweitgrößte Anwendungsmarkt ist der Industrierobotermarkt. Industrieroboter verwenden sechs Servomotoren, deren präzise Steuerung und hohe Reaktionsfähigkeit sehr hoch sind. In der entsprechenden Schnellanwendung von Geräten wie: Drehen, Fräsen, Schleifen, CNC-Werkzeugmaschinen, Servo-Revolverstanzen, Biegemaschinen, Laserschneidmaschinen usw. Es gibt alle Arten von Industrierobotern, kollaborativen Robotern und AGV-Wagen, die Servomotoren verwenden. 3. Drei Merkmale: Präzise Steuerung kontinuierlicher Bewegungen. Diese Funktion ist im Wesentlichen eine Weiterentwicklung der ersten beiden. Beispiel: Eine 2000-Tonnen-Servopresse kann einen Druck von über 20.000 Nm erzeugen und in Echtzeit steuern. Dies ist die Servosteuerung. Ein weiteres Beispiel: Drahtschneidemaschinen, die in der Stein- und Polysiliziumindustrie und anderen Branchen weit verbreitet sind. Sie sind ein typisches Beispiel für die Fähigkeit zur präzisen Steuerung kontinuierlicher Hin- und Herbewegungen. Um die Anwendung von Servomotoren allgemein zu erläutern: Die gesteuerte Ausgangskraft (im Fachjargon Drehmoment genannt) kann groß oder klein sein, während die Kraft sehr gleichmäßig ansteigt und abfällt. Das heißt, nicht nur das Endergebnis, sondern auch der Prozess kann punktgenau gesteuert werden. Die Auswahl von Servomotoren ist wie folgt: Servomotoren können in vielen Bereichen eingesetzt werden, in denen Servomotoren konstante Geschwindigkeit und konstante Leistung erfordern. Tatsächlich sind die konstante Drehzahl und Leistung des Servomotors die Parameter, die erst bei der Auswahl berücksichtigt werden. Um es etwas einfacher zu machen: Wenn Sie ein Gerät entwerfen möchten und bereits Parameter wie die Produktionsfrequenz des Geräts und anderer elektrischer Geräte kennen, wenden Sie sich einfach direkt an einen Servomotorenhersteller. Lassen Sie sich die passenden Adapter direkt empfehlen. So sparen Sie sich den Aufwand für Berechnungen. Wenn Sie die Auswahl des Servomotors selbst berechnen möchten, müssen Sie grundsätzlich das erforderliche Drehmoment kennen. Im Allgemeinen ist bei der Gerätekonstruktion ein allgemeines Verständnis des benötigten Drehmoments erforderlich. Schließlich möchten Sie das Gerät bearbeiten und die benötigte Kraft kann anhand von Erfahrungswerten berechnet werden. (Sie können nicht rechnen, d. h. Sie sind ein leeres Blatt Papier und lernen langsam.) Berücksichtigen Sie Drehmoment, Motorleistung und Drehmomentberechnungsformel. T = 9550 P / n Dabei ist: P die Leistung (kW); n die Nenndrehzahl des Motors (U/min); T das Drehmoment (Nm). Das Ausgangsdrehmoment des Servomotors muss größer sein als das von der Arbeitsmaschine benötigte Drehmoment. In der Regel ist ein Sicherheitsfaktor erforderlich. Formel für die mechanische Leistung: P = T * N / 97500 P: Leistung (Einheit W); T: Drehmoment (Einheit g/cm); N: Drehzahl (Einheit U/min). Wie sieht die Servoauswahl in der Praxis aus? In der Praxis wenden Sie sich an den Hersteller des Servomotors, der die Parameter der Anlage berücksichtigt. Der Vertriebsingenieur des Herstellers prüft, welcher Motor in Bezug auf Drehzahl und Drehmoment am besten geeignet ist. Führen Sie anschließend einen Feldtest durch und prüfen Sie anhand der tatsächlichen Parameter, ob der Servomotor für die Anwendung geeignet ist. Ist beispielsweise die Trägheit für diesen Einsatzzweck zu groß, sollte er durch einen Servomotor mit geringerer Trägheit ersetzt werden. Beispielsweise wird in der Feldeinsatzbeurteilung die Verwendung dieses Ortes, die Notwendigkeit einer Haltebremse, mit Öldichtungen usw. gesehen. Eine Servoauswahl ist grundsätzlich nicht vorhanden.

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Der Unterschied zwischen einem Motor mit variabler Frequenz und einem Motor mit fester Frequenz

Variable frequency motor refers to the motor which runs continuously with 100% rated load in the range of 10%~100% rated speed under standard environmental conditions and whose temperature rise does not exceed the allowable value of the motor calibration. With the rapid development of devices, AC speed regulation technology has been constantly improved and improved, gradually improved frequency converter with its good output waveform, excellent performance and price ratio has been widely used in AC machines. For example, the large motor used for steel rolling, the medium and small roller table motor, the traction motor for railway and urban rail transit, the elevator motor, the lifting motor for container lifting equipment, the motor for water pump and fan, the compressor, the motor for household appliances and so on all use AC frequency conversion speed regulating motor successively, and have achieved good results. The AC frequency conversion speed regulating motor has significant advantages over the DC speed regulating motor: (1) Easy speed regulation, and energy saving. (2) AC motor has the advantages of simple structure, small size, small inertia, low cost, easy maintenance and durability. (3) Can expand the capacity to achieve high speed and high voltage operation. (4) Can achieve soft start and fast braking. (5) No spark, explosion-proof, strong adaptability to the environment. Constant frequency motor Fixed-frequency motors usually refer to the fixed frequency (50Hz) at which the motor operates on the power grid and cannot be used for frequency modulation. Because of the difference in the structure of the motor, such as the motor being more than a heat dissipation fan. The difference between a washing machine variable frequency motor and a fixed frequency motor 1, a frequency conversion washing machine can adjust the motor washing and dehydration speed by adjusting the voltage, but also according to the type and texture of clothing to choose the right washing water flow, washing time, dehydration speed, dehydration time. Because the inverter washing machine adopts direct drive motor, it avoids the use of transmission belt and other transmission parts, which further reduces the failure rate of washing machine and greatly reduces the noise of motor. In addition, in the whole washing process, the application of frequency conversion technology can control the speed of the motor, which can not only save energy and electricity, but also reduce the damage to clothes, reducing the winding and wear of clothes. 2, Once the fixed-frequency washing machine starts to work, the speed of the motor will remain the same and keep turning until it is turned off. Continuous high-speed operation not only consumes electricity, but also causes great damage to clothing, which often causes knots. Because the fixed frequency washing machine program setting is simple, the washing process is relatively simple, the price is low. Compared with ordinary fixed-frequency washing machines, frequency conversion washing machines are more expensive, but they are energy efficient and can bring users a greener and healthier laundry experience. 3, from the washing effect, there is progress is sure. Frequency conversion washing machine means that the motor used is frequency conversion, which is reflected in the washing machine that the speed of the drum is adjustable. For example, if you wash less clothes or are not too dirty, you can wash them with low speed. Of course, low speed consumes less electric energy. The motor used in traditional washing machines is a fixed-speed motor, that is to say, as long as you turn on the power, the motor will rotate at a certain speed, no matter how many clothes you wash with this speed, of course, the power consumption is also fixed. Therefore, frequency conversion should be relatively energy-saving.

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Was Sie über Vorsichtsmaßnahmen und Schutzmaßnahmen beim Betrieb von Gleichstrommotoren wissen müssen

Gleichstrommotoren haben ein breites Anwendungsspektrum und werden häufig in rauen Umgebungen wie Feuchtigkeit, hohen Temperaturen, Staub, Korrosion usw. eingesetzt. Daher ist neben der ordnungsgemäßen Verwendung auch die Schutzschaltung ein unverzichtbarer Bestandteil des elektrischen Steuerungssystems, und ein entsprechender Schutz kann die Lebensdauer verlängern. Der Schutz soll den normalen Betrieb des Motors gewährleisten, Schäden am Motor oder an mechanischen Geräten verhindern und die persönliche Sicherheit gewährleisten. Hier erklärt Leili Ihnen alles im Detail. 1. Vorsichtsmaßnahmen beim Betrieb von Gleichstrommotoren (1) Prüfen Sie vor dem Betrieb, ob der Kommutator blank ist und keine mechanischen Beschädigungen oder Funkenbrandspuren aufweist. (2) Prüfen Sie, ob die Bürsten zu kurz abgenutzt sind und ob der Bürstendruck ausreichend ist (üblicherweise 150–200 g/cm³). Prüfen Sie, ob die Ausrichtung des Bürstenhalters gemäß dem angegebenen Symbol erfolgt. (3) Der Funken am Kommutator darf während des Betriebs nicht größer als 1/4–1/2 der Nennleistung sein. 2. Schutzintervalle für Gleichstrommotoren (1) Monatliche Wartung: Überprüfen Sie die Kohlebürsten und Gleichrichter, reinigen Sie sie gründlich und ersetzen Sie gegebenenfalls das Lüftergitter. Überprüfen Sie, ob alle Schleifringe, Gleichstrommotoren und Kollektoren einwandfrei funktionieren und die Dicke der Drähte an den Klemmen und Teilen überprüft wird. Überprüfen Sie, ob sich Wasser im Hauptschaltschrank und im Gleichstrommotor befindet. (2) Wartung jedes Quartals: Überprüfen Sie die Lager (Temperatur, Geräuschentwicklung und Geräuschentwicklung). Die Isolierung zur Erde mit einem Rütteltisch (mindestens 2 Megaohm) prüfen. (3) Alle sechs Monate: Gleichrichter und Wicklungen mit trockenem Luftstrom reinigen. Elektrische Verbindungen und alle Schrauben prüfen. Im Winter kann zur Einhaltung der Motortemperatur die Erregung mit einer Spannung von 30–50 V versorgt werden. 3. Schutzmaßnahmen für Gleichstrommotoren (1) Kurzschlussschutz Wenn ein Kurzschluss durch eine Beschädigung der Isolierung der Motorwicklung und des Motorkabels, eine Beschädigung des Steuergeräts und der Leitung oder durch Fehlbedienung beim Berühren der Leitung verursacht wird, dient ein Kurzschlussschutz als Schutzmaßnahme zur schnellen Stromunterbrechung. Gängige Kurzschlussschutzeinrichtungen sind Sicherungen und automatische Leistungsschalter. (2) Unterspannungsschutz Bei sinkender Netzspannung läuft der Motor unter Unterspannung. Da die Motorlast unverändert bleibt, sinkt das Motordrehmoment und der Statorwicklungsstrom steigt an. Dies beeinträchtigt den normalen Motorbetrieb und kann sogar zu Motorschäden führen. Unterspannungsschutz wird durch Schütze und elektromagnetische Spannungsrelais gewährleistet. Sicherungen und Thermorelais bieten keinen Schutz vor Unterspannung, da sich die Statorwicklung bei laufendem Motor unter Unterspannung ausdehnt. Die Ausdehnung der Statorwicklung reicht nicht aus, um Sicherung und Thermorelais auszulösen. Daher können diese beiden Geräte keinen Unterspannungsschutz bieten. (3) Spannungsverlustschutz Wenn Produktionsmaschinen aus irgendeinem Grund plötzlich ausfallen, muss die Schutzvorrichtung nach Wiederherstellung der Stromversorgung sicherstellen, dass die Produktionsmaschinen nach dem Neustart weiterlaufen können, um Unfälle mit Personen und Geräten zu vermeiden. Dieser Schutz ist der Spannungsverlustschutz (Nullspannung). Die elektrischen Geräte, die den Spannungsverlustschutz (Nullspannung) gewährleisten, sind Leistungsschalter und Zwischenrelais. (4) Schwachmagnetschutz Die Schutzvorrichtung stellt sicher, dass der Gleichstrommotor unter einer bestimmten Magnetfeldstärke läuft. Dadurch wird verhindert, dass das Magnetfeld geschwächt wird oder verschwindet. Die Motordrehzahl wird nicht schnell erhöht, und es kommt nicht zum Flugphänomen. Im Erregerkreis des Gleichstrommotors ist ein schwachmagnetisches Relais (Untermagnetisierungsrelais) angeschlossen. Der schwachmagnetische Schutz kann durch die Reihenschaltung eines schwachmagnetischen Relais (Unterstromrelais) erreicht werden. Funktionsprinzip des Unterstromrelais: Beim Starten und Laufen eines Gleichstrommotors, wenn der Erregerstrom den Auslösewert des Unterstromrelais erreicht, zieht das Relais an und schließt die Schließerkontakte im Steuerkreis, wodurch der Motor gestartet oder normal betrieben werden kann. Fällt der Erregerstrom jedoch stark ab oder verschwindet, löst das Unterstromrelais aus und die Schließerkontakte öffnen, wodurch der Steuerkreis unterbrochen wird. Die Schützspule wird stromlos und der Motor stoppt. Fällt der Erregerstrom stark ab oder verschwindet, löst das Unterstromrelais aus und sein Schließerkontakt öffnet, wodurch der Steuerkreis unterbrochen wird. (5) Überlastschutz Bei zu hoher Motorlast, häufigem Anlauf oder Phasenausfall überschreitet der Motorstrom dauerhaft seinen Nennstrom. Dies verkürzt die Lebensdauer des Motors und kann zu dessen Beschädigung führen. Bei Überlastung wird die Stromzufuhr durch eine Schutzeinrichtung unterbrochen. (6) Überstromschutz Die Schutzeinrichtung begrenzt den Anlauf- bzw. Bremsstrom des Motors, sodass dieser unter dem sicheren Stromwert läuft und weder Motor noch mechanische Bauteile beschädigt werden. In der Regel wird ein elektromagnetisches Überstromrelais zum Schutz vor Überstrom eingesetzt. Überstromsituationen können leicht entstehen: Zusätzliche Widerstände werden in die Ankerwicklung eines Gleichstrommotors und in die Rotorwicklung eines Drehstrom-Asynchronmotors mit Drahtwicklung geschaltet, um den Anlauf- bzw. Bremsstrom des Motors zu begrenzen. Werden die zusätzlichen Widerstände beim Anlaufen oder Bremsen kurzgeschlossen, führt dies zu einem hohen Anlauf- bzw. Bremsstrom. In diesem Fall kann es leicht zu Überstrom kommen. Der Überstromschutz wird wie folgt implementiert: Die Spule des elektromagnetischen Überstromrelais ist in Reihe mit dem Hauptstromkreis und sein Öffnerkontakt in Reihe mit dem Steuerstromkreis geschaltet. Erreicht der Überstrom des Motors den zulässigen Wert des Überstromrelais, trennt dessen Öffnerkontakt den Steuerstromkreis und stoppt den Motor von der Stromversorgung. Dadurch wird der Überstromschutz aktiviert. Unterschied zwischen Überlastschutz und Überstromschutz: Der Überlastschutz wird durch ein thermisches Relais gewährleistet, das thermisch träge ist und erst nach einer bestimmten Überlastung des Motors eingreift. Es wird hauptsächlich zum Schutz von Drehstrom-Asynchronmotoren eingesetzt. Der Überstromschutz wird durch ein elektromagnetisches Überstromrelais gewährleistet, das bei Überstrom sofort die Stromzufuhr unterbricht. Es wird hauptsächlich zum Schutz von Gleichstrommotoren und Drehstrom-Asynchronmotoren mit Drahtwicklung eingesetzt. Wenn Sie sich für Gleichstrommotoren interessieren, klicken Sie auf den Link, um die hochwertigen Produkte von Leili kennenzulernen. Leili bietet Ihnen einen zufriedenstellenden Service.

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