Hallo,
in den letzten Tagen habe ich mich in das Thema Schrittmotoren
eingelesen. Allerdings ist mir ein wohl grundlegender Zusammenhang
verborgen geblieben:
Welchen Vorteil haben Schrittmotoren mit hoher Induktivität gegenüber
Motoren mit gleichem Haltedrehmoment und niedrigerer Induktivität?
Ich habe bisher nur Informationen zu den Vorteilen niedrigerer
Induktivität finden können. z.B. ist das Drehmoment über einen größeren
Drehzahlbereich verfügbar. Die Motorkennlinien auf
http://de.nanotec.com/produkte/497-st5918-schrittmotor-nema-23/
bestätigen dies (einfach mal Kennlininen zu Motoren mit gleichem
Drehmoment aufrufen). Da allerdings ja auch Motoren mit höherer
Induktivität angeboten werden, muss es ja irgendeinen Vorteil geben,
diese einzusetzen?
vielen Dank,
Stefan
7kdm schrieb:> Ich habe bisher nur Informationen zu den Vorteilen niedrigerer> Induktivität finden können.
So ist das. Nicht alles hat Vorteile. Hohe Induktivität geht oft mit
vielen Windungen und damit geringem Strom in Relation zum Magnetfeld
einher.
7kdm schrieb:> muss es ja irgendeinen Vorteil geben
Muss es nicht, die Induktivität ist einfach nicht vermeidbar. Wenn du
die Anzahl der Windiungen erhöhst, wrid auch das Magnetfeld stärker und
der Schrittmotor hat ein höheres Drehmoment, aber die Induktivität
steigt eben auch. Ist alles wie immer ein Kompromiss.
Georg
Ein Vorteil wäre, dass in den üblichen stromgesteuerten Chopper
Ansteuerungen der Ripple des Strom auch bei niedriger Schaltfrequenz
gering bleibt.
Ansonsten sehe ich auch nur Nachteile.
Daher verwendet man üblicherweise lieber Motoren mit wenigen Windungen,
also niedriger Spannung und Induktivität bei hohem Strom, da sich damit
dank gringer Induktivität höhere Drehzahlen erreichen lassen, zumal sich
in der Chopper Stromansteuerung der Strom eh runtertransformiert wie bei
einem Schaltnetzteil.
MaWin schrieb:> Daher verwendet man üblicherweise lieber Motoren mit wenigen Windungen,> also niedriger Spannung und Induktivität bei hohem Strom
Wenn der Motor nur mit niediger Schrittfrequenz arbeiten soll, braucht
man auch bei mehr Windungen nicht unbedingt eine hohe Spannung, spart
aber Strom.
Wolfgang A. schrieb:> arbeiten soll, braucht man auch bei mehr Windungen nicht unbedingt eine> hohe Spannung, spart aber Strom.
Da hast du was entscheidendes beim stromchopper nicht verstanden.
Ich schrieb schon, dass er den Strom wie ein Schaltnetzteil
heruntertransformiert.
Die Stromaufname der Schaltung ust also identisch.
a.) Wenn Du mit Chopper betreibst, dann wenig Windungen und mehr Strom.
Die Spannung wird vom Chopper angepaßt und ist niedriger. (z.B. A4988
Treiber IC)
b.) Wenn Du einfach nur an Betriebsspannung legst (Schrittsequenz) ohne
Chopper, dann hohe Spannung und wenig Strom.
Dabei ist a) die bessere Lösung, und bei den Preisen des A4988, ggf mit
Adapter-Board (-> ebay, suche reprap und A4988) auf jeden Fall
vorzuziehen.
b) ist die "alte" und technisch einfachere Lösung, hat aber schlechtere
Laufeigenschaften, insbesondere bei höheren Drehzahlen (>300 min-1)
Ausserdem - Motoren mit hoher Induktivität laufen ruhiger, springen bei
Voll/Halbschritt Ansteuerung nicht so stark. Hat sich mit modernen
Mikroschrittsteuerungen erledigt.
Die Induktivität hängt ja über den Wicklungsaufbau eng mit dem
Widerstand zusammen. Darüber kann man den Motor so anpassen, das er viel
oder wenig Nennstrom hat. Treiber für niedrigen Nennstrom sind natürlich
preiswerter, erlauben aber (im Vergleich) auch nicht so hohe Drehzahlen.
Bei Motoren mit 8 Litzen kann man über die Verschaltung der
Teilwicklungen selbst wählen, welche Betriebsart für die eigene
Anwendung günstiger ist.
Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann
7kdm schrieb:> Da allerdings ja auch Motoren mit höherer> Induktivität angeboten werden, muss es ja irgendeinen Vorteil geben,> diese einzusetzen?
Ja, hat es... ggf. indirekt.
Drehmoment kommt (vereinfacht gesagt) vom Rotorfeld mal Statorfeld. Mehr
Wicklungen im Stator führen zu mehr Feld pro Ampere, dann kommt man bei
gleichem Statorstrom:
- mit weniger oder billigeren Magnete im Rotor auf gleiches Drehmoment
(Ferrit vs. Neodym z.B.)
- mit kleinerem bzw. leichterem Rotor auf gleiches Drehmoment (Trägheit)
- mit weniger Strom auf gleiches Drehmoment*)
- ohne Magnete im Rotor (Reluktanzmotor) auf gleiches Drehmoment
- mit weniger Stromripple und somit mit weniger Vibration bei gleicher
Chopperfrequenz
- ohne Chopper auskommen (da die Impedanz der Wicklung den Strom
ausreichend begrenzt) - mit allen Nachteilen hat es bei Serie einen
Vorteil: kosten, zumindest bei der Entstörung der Chopperschaltung.
klar, die Induktivität begrenzt die Schrittfrequenz bei konstanter
Spannung, aber das muss nicht unbedingt kritisch sein - hängt von der
Anwendung ab.
*) - klar, chopper, aber chopper macht auch stromabhängige Verluste! Es
ist nicht gleich gut 10A statt 5A am Ausgang fahren zu müssen.
Prinzipiell dürfte man davon ausgehen, dass ein Motor, mit sonst
gleichen "Abtriebsseitigen"-Parameter, der eine höhere Induktivität hat,
ggf. billiger zu bauen ist. Auf einen Einzelpreis darf es sich ggf.
nicht auswirken, aber bei 100000 Stück ist das ggf. relevant.
Gruß,
Marek
