Tyhmä kysymys: Mihin kaikkeen jännitteen nosto vaikuttaa?

[Tumphu]

Elikkäs otsakkeessa kysymys jo melkein kokonaisuudessaan...

Mihinkä kaikeen jännitteen nosto vaikuttaa? Jos siis askelmoottorin ajuria, eli siis moottoria ajetaan 12V, 24V tai vaikka 36V niin mihin tuo vaikuttaa kun virta-asetuksia ei muuteta?

Mahdollistaako suurempi jännite suuremman maksiminopeudet? Paremman kiihtyvyyden? Parempi vääntö? Enemmän lämpöä moottoreille?

En oikein googlaamalla vastausta löytänyt... Jotain sen täytyy vaikuttaa kun vaihtoehtoja on monia...

--
Tuomo

[awallin]

Kiihtyvyyteen enimmäkseen.

Suurempi jännite ei käsittääkseni tee juuri mitään väännölle kun moottori on paikallaan tai sitä ajetaan hiljaa (koneistusnopeuksilla).

Kannattaa lukea tekstejä jotka ovat hyvien ajuri-valmistajien käsialaa, esim Mariss Freimanis (geckodrive), tai mahdollisesti kotimaisella kielellä Tero Kontkanen (granitedevices). Nää hemmot tietää hieman enemmän asioista kuin keskiverto foorumi-surffaaja :)

AW

[Kumpumäen seppä]

Askelmoottorien kanssa ei juuri ole tullut askarreltua, mutta yleisen sähköntuntemuksen perusteella sanoisin näin.

Askelmoottoriohjain rajoitaa moottoriin menevän maksimivirran. Paikallaan ollen ja pienillä kierroksilla moottorin käämiin impedanssi on pieni ja ohjain on se virtaa rajoittava tekijä. Kierrosluvun kasvaessa = taajuuden kasvaessa käämien impedanssi kasvaa. Tietyllä jännittellä taajuutta nostettaessa kelan impedanssi on niin suuri, että se alkaakin jo rajoittaa maksimivirtaa. Tällöin ohjain antaisi enemmän virtaa, mutta kelaan ei tuolla jännitteellä pysty enään ajamaan enempää virtaa. Kun taajuutta vielä nostetaan, alkaa virta aina vaan tippumaan enemmän. Vääntömomenttihan on virrasta riippuva, eli vääntömomentti isommilla kierroksilla tipahtaa heti, kun virtaa ei menekään riittävästi moottorille. Jännitteen nostaminen nostaa sitä pistettä, missä nopeudessa tämä ilmiö tapahtuu. Alhaisilla kierroksilla ohjain rajoittaa virtaa, jolloin siellä ei pitäisi tapahtua mitään muutosta. Ohjain lämmennee hieman enemmän isommalla jännitteellä.

Tämä olisi minun teoria asiasta.

[Kremmen]

Oikeinhan se meni noin asiamielessä.
Tarkka sähvötekninen selitys menee tähän tapaan:  Ideaalisen kelan päiden välinen jännite on suoraan verrannollinen toisaalta kelan induktanssiin ja toisaalta sen läpi kulkevan virran muutosnopeuteen ajan funktiona:

u(t) = L * di/dt

Jos virran muutosnopeus on vakio niin kelan päiden välillä vaikuttaa myös vakiojännite. Kääntäen tästä seuraa, että kun (ideaalisen) kelan päiden väliin johdetaan vakiojännite, niin kelan läpi kulkeva virta nousee lineaarisesti kohti ääretöntä. Tuo nousunopeus riippuu toisaalta syöttävästä jännitteestä ja toisaalta kelan induktanssista:

i = U / L * t

u  ajan funktiona muuttuva jännite
i   ajan funktiona muuttuva virta
U  syöttöjännite (vakio)
L  kelan induktanssi
t  aika

Todellisuudessa mikään oikea kela ei tietenkään ole ideaalinen vaan niillä kaikilla on johdinresistanssia joka rajoittaa virran nousua ja sen loppuarvoa. Käytännön kelojen virta nousee eksponenttikäyrää pitkin lopulta vakiintuen arvoon jonka johdinresistanssi määrää. Tämä arvo on yleensä aika iso niillä jännitteillä joita askelmoottoreissa yleisesti käytetään.

Alkuperäiseen kysymykseen tämä liittyy sillä tavalla, että kuten jälkimmäisestä kaavasta huomataan, jännitteen nosto kasvattaa kullakin ajanhetkellä kelassa kulkevaa virtaa suoraan vastaavasti.
Oletetaan vaikka, että askelmoottorin kelan induktanssi on 5 mH ja suurin sallittu tehollinen virta on 2,5 A. Jälkimmäisestä kaavasta voidaan suoraan laskea, että syötettäessä kelaa 12 V jännitteellä, virta nousee 2,4 A/ms.

i = 12V / 0,005Vs/A * 0,001s = 2,4A

2 millisekunnin jälkeen virta on siis noussut arvoon 4,8 A ja aletaan olla lähellä tehollista nimellisvirtaa. Virran aaltomuotohan on lähellä kolmiota, ja kolmioaallon tehollisarvo on puolet sen huippuarvosta. 12 V syöttöjännitteellä tällainen moottori siis vaatii ainakin 2 ms pituiset pulssit jotta käämi saavuttaa täyden tehollisen momentin. Jos askelia on kierroksella 200 niin täyden momentin kierros kestää 200 * 2 ms = 400 ms, eli kone kiertää täydellä momentilla max 2,5 r/s eli 150 rpm. Kun virran nousunopeus on suoraan verrannollinen jännitteeseen, niin 24 V syötöllä päästään 300 rpm ja 48 V syötöllä 600 rpm. Siis pelkän käämi-induktanssin puolesta. Käytännössä tulee muitakin asiaan vaikuttavia juttuja, mutta näin se menee induktanssin osalta.
Toki tässä on koko ajan oletettu että ohjain osaa rajoittaa virtaa pulsseja katkomalla kun ajetaan pienemmillä nopeuksilla joissa virta ehtii käämi-induktanssin puolesta kasvaa liiaksikin.

Muok: korjattu päässälaskuhäröjä. Kiitos huomautuksesta.

[Tumphu]

... Jos askelia on kierroksella 200 niin täyden momentin kierros kestää 200 * 2 ms = 400 ms, eli kone kiertää täydellä momentilla max 5 r/s eli 300 rpm...

Tässä kohtaa tippusin kyllä kärryiltä... Millä laskukaavalla 400ms on yhtäkkiä 5r/s? :o

--
Tuomo

[Kremmen]

Sehän käy helposti; tekee vaan päässälaskuvirheen niin saa kaikenlaisia jänniä tuloksia  ::)
Kaipa se 1/0,4s on enempi 2,5 kuin 5 mutta ei sitä siinä kirjoittamisen tohinassa jaksanut huomata. Eli sopii sitten puolittaa ne muutkin luvut...

Muok: korjasin alkuperäiseen viestiin, ettei tarvii katsoa lapsellisia virheitä...

[Tumphu]

Doddiin... No tämähän selvensi...

Laskutoimituksia tehty ja askelmoottoria testattu, kivasti tuli lisänopeutta... Serial- tilassa kytkettynä, 24V virtalähteellä niin tyhjänä resonoimatta 18mm/s. Tietysti siis optimaalisesti tuo. Jos antaa kuormaa / ravistaa moottoria niin tärinät alkaa. 15mm/s nopeudella sietää tärinää yms. eli siihen jäi tuolla halpismoottorilla luotettavat maksiminopeudet, siis tyhjänä...

Kiitän ja syvästi kumarran.

--
Tuomo