Wiele osób błędnie uważa, że zwiększenie liczby mikrokroków bezpośrednio zwiększa moment obrotowy silnika krokowego. W rzeczywistości sama technika mikrokrokowa nie generuje dodatkowego momentu obrotowego. Jednak poprzez optymalizację warunków pracy silnika można znacząco poprawić jego efektywny moment wyjściowy oraz ogólną wydajność.
Poniższy wykres przedstawia porównanie charakterystyk momentu obrotowego naszego silnika modelu 34IP65-45 pracującego przy 400 impulsach/obr. (2 mikrokroki/krok) oraz 2000 impulsach/obr. (10 mikrokroków/krok).
I. Główny wniosek: Mikrokroki nie zwiększają momentu trzymającego, ale mogą poprawić użyteczny moment obrotowy podczas ruchu
Teoretyczny moment trzymający silnika krokowego jest określony przez jego konstrukcję fizyczną, której sterowniki mikrokrokowe nie mogą zmienić. Jednak podczas rzeczywistego ruchu technika mikrokrokowa pozwala silnikowi pracować płynniej. Dzięki temu silnik może w pełni i bardziej stabilnie wykorzystać swój naturalny potencjał momentu obrotowego, co przekłada się na poprawę efektywnego momentu wyjściowego.
II. W jaki sposób mikrokroki poprawiają efektywny moment obrotowy i wydajność?
- Tłumienie drgań i rezonansu – uwolnienie potencjału silnika
- Problem: Przy niskich poziomach podziału mikrokrokowego (pełny krok/półkrok) każdy krok powoduje wstrząsy mechaniczne i drgania, szczególnie w zakresach prędkości rezonansowych. Prowadzi to do gwałtownego spadku momentu obrotowego, powodując gubienie kroków i hałas.
- Rozwiązanie: Mikrokroki tworzą niemal ciągły, płynny ruch, znacząco redukując drgania mechaniczne.
- Efekt: Silnik może płynnie przechodzić przez strefy rezonansowe, utrzymując stabilny moment obrotowy w szerszym zakresie prędkości i unikając niepotrzebnych strat momentu.
- Popława płynności pracy przy niskich prędkościach i równomierności momentu obrotowego
- Problem: Przy niskich prędkościach znaczne tętnienia momentu obrotowego oraz moment zaczepowy powodują nierównomierny obrót, co negatywnie wpływa na rozruch i zatrzymywanie obciążenia oraz precyzyjne sterowanie.
- Rozwiązanie: Przy zastosowaniu mikrokroków zmiany prądu są płynniejsze, co przekłada się na bardziej ciągły i równomierny moment obrotowy.
- Efekt: Praca jest płynniejsza przy niskich prędkościach, z poprawioną precyzją sterowania, co zwiększa efektywne przekazywanie momentu obrotowego na obciążenie. Jest to szczególnie korzystne w aplikacjach wymagających precyzyjnych regulacji.
- Wpływ na moment obrotowy przy wysokich prędkościach (zależy od możliwości sterownika)
- Potencjalna korzyść: Płynniejszy ruch może ułatwić przyspieszanie do wyższych prędkości.
- Potencjalne ryzyko: Zbyt wysoki podział mikrokrokowy wymaga od sterownika przetwarzania bardzo wysokich częstotliwości impulsów. Wyższy podział mikrokrokowy nie zawsze jest lepszy. Zbyt wysokie ustawienia mikrokroków wymagają od sterownika bardzo wysokich częstotliwości impulsów. Jeśli sterownik lub kontroler nie jest w stanie dostarczyć wystarczającej częstotliwości impulsów, silnik nie osiągnie żądanej prędkości – co niweczy zamierzone korzyści.
III. Praktyczne zalecenia: Jak dobrać ustawienia mikrokroków?
- Aplikacje niskobrotowe o wysokiej precyzji, wymagające płynnej i cichej pracy (np. ogniskowanie optyczne, przyrządy precyzyjne): Należy stosować wysoki podział mikrokrokowy (np. 16, 32, 64 mikrokroki/krok lub więcej, co odpowiada 3200+ impulsom na obrót w naszych sterownikach).
- Praca przy średnich i wysokich prędkościach z wymaganiami dotyczącymi dynamiki (np. obróbka CNC, szybkie pozycjonowanie): Należy wybrać umiarkowany podział mikrokrokowy (np. 4, 8, 16 mikrokroków/krok, co odpowiada 800 do 3200 impulsom na obrót w naszych sterownikach).
- Aplikacje wrażliwe na koszty, niskobrotowe, gdzie drgania mają mniejsze znaczenie: Wystarczy niższy podział mikrokrokowy (np. 2, 4 mikrokroki/krok, co odpowiada 400 lub 800 impulsom na obrót w naszych sterownikach).