Hallo Leute, um kurz zu beschreiben worum es geht: Ich verwende einen Schrittmotor der direkt an eine Achse angekoppelt ist. Der Schrittmotor soll die Achse nun genau in einen Winkel positionieren (die Achse hat ein entsprechendes Trägheitsmoment). Das ganze möglichst schnell und genau. Zuvor hatte ich einen kleinen Schrittmotor Nema_17 an dieser Achse angekoppelt. Als Treiber verwende ich den Pololu A4988. Um das ganze nun zu verbessern, wollte ich nun einen größeren Schrittmotor anbringen. Anstatt eines Nema_17 (42mm Flansch) habe ich nun einen Nema_23 (60mm Flansch, eine extralange Bauweise für ein größeres Drehmoment) Grundsätzlich dachte ich viel hilft viel und der größere Motor hat bei gleichem eingestellten Strom (1A) mehr Kraft (mehr Storm möchte ich nicht einsetzen, Ausgangsspannung ist groß genug 24V). Jetzt habe ich mehrere Rampen ohne Last an den zwei Motoren getestet, jedoch kommt es mir so vor als besitzt der kleinere Motor die größere Kraft und kommt auf eine höhere Drehzahl. (Dinge wie den unterschiedlichen Wellendurchmesser und ein entsprechend langsames Hochlaufen habe ich im Vergleich beachtet, die Motoren sind vom Prinzip baugleich: zwei Wicklungen) Daten Nema_17: Nennstrom 1,8A; Haltemoment 0,5Nm; Rastmoment 0,002Nm; Induktivität pro Phase: 3,3mH; Nennspannung 24-48V; Wicklungswid 1,75ohm Daten Nema_23: Nennstrom 3A; Haltemoment 3Nm; Rastmoment 0,006Nm; Induktivität pro Phase: 7,5mH; Nennspannung 6V; Wicklungswid 2ohm Bei gleichem Strom müsste der größere Motor (größerer Durchmesser, länger) doch mindestens das gleiche Drehmoment besitzen, wenn nicht noch ein größeres? Also grob geschätzt der Nema_17 bei 1A ~0,25Nm und der Nema_23 bei 1A ~1Nm. Oder bin ich bei meiner Überlegung irgendwo auf dem Holzweg? Der größere Motor hat auch manchmal das Problem, dass er nicht mal anständig über die erste Resonanz rauskommt und hierbei außer tritt kommt. Vielleicht hat ja jemand eine gute Erklährung :D Schöne Grüße
Thomas Müller schrieb: > Also grob geschätzt der Nema_17 bei 1A ~0,25Nm und der Nema_23 > bei 1A ~1Nm. Bei welcher Drehzahl/Schrittfrequenz? Immerhin ist die Induktivität des Nema_23 doppelt so hoch. Und bist du sicher, dass für den Nema_17 mit seinen 1,75Ω eine Nennspannung von 24-48V das richtige ist? Ohne Strombegrenzung gibt das nur magischen Rauch.
Nur kurz, warum soll bei der selben elektrischen Aufnahmeleistung plötzlich viel mehr mechanische Leistung entstehen? Ich denke dass der Wirkungsgrad dieser Motoren ziemlich ähnlich ist... deshalb wird der grosse Motor nicht wirklich besser sein. Oder verstehe ich dich falsch?
Nö.. schau mal.. der Strom wird in den Wicklungen des Stators in ein Magnetfeld umgesetzt. Wenn da mehr Wicklungen vorhanden sind hat der Motor in der Regel eine höhere Nennspannung und auch ein stärkeres Magnetfeld bei gleichem Strom. Das erkauft man sich durch eine sehr schnell ansteigende Gegen-Induktionsspannung die wiederum für einen schnelleren Drehmomentabfall bei hohen Drehzahlen sorgt (was durch heutzutage übliche Konstantstrom-Schrittmotortreiber weitestgehend ausgeglichen wird)
Drehmoment ist direkt proportional zum Strom. Wenn der kleine jetzt noch einen größeren Widerstand hat und das evt. bedeutet mehr Windungen, dann hat der kleine est mal bei gleichem Strom sogar mehr Drehmoment. Der große ist nur stärker belastbar und hat wenn man ihn entsprechend belastet auch mehr Drehmoment. Thomas Müller schrieb: > Ausgangsspannung ist groß genug 24V Was tatsächlich am Schrittmotor ankommt hängt ja erst mal davon ab ob dein Treiber den Strom begrenzt Thomas Müller schrieb: > und der größere Motor hat bei > gleichem eingestellten Strom (1A) mehr Kraft (mehr Storm möchte ich > nicht einsetzen
- mein Fokus liegt auf den unteren Drehzahlen (Direktantrieb), also so bis 100-200 Umdrehungen pro min, da sollte das Moment bei beiden Motoren noch nahe beim Haltemoment liegen. - Über den Motortreiber stelle ich den richtigen Strom ein / Stromregelung. Die Spannung braucht man nur als Potential, um gegen die Induktivität anzukommen. - Naja die Kraft greift weiter außen an -> größeres Drehmoment; längere Motor -> größere Spulen -> mehr Fluss bei gleichem Strom? - Jup, gegen die Induktivität komme ich eigentlich an, vor allem in den unteren Drehzahlen. Hmm sehr rätselhaft...
Udo Schmitt schrieb: > Drehmoment ist direkt proportional zum Strom. Na dann sollte der große Motor ja stärker sein. Der Kleine hat ungefähr 0,28Nm/A und der Große 1Nm/A. Der große Motor hätte bei gleichem Strom dann das 4 fache Drehmoment.
Thomas Müller schrieb: > Na dann sollte der große Motor ja stärker sein. Was versteht du an "proportional" nicht? "Proportional" ist NICHT dasselbe wie "gleich" Thomas Müller schrieb: > Daten Nema_17: Nennstrom 1,8A; Haltemoment 0,5Nm; Rastmoment 0,002Nm; > Induktivität pro Phase: 3,3mH; Nennspannung 24-48V; Wicklungswid 1,75ohm > > Daten Nema_23: Nennstrom 3A; Haltemoment 3Nm; Rastmoment 0,006Nm; > Induktivität pro Phase: 7,5mH; Nennspannung 6V; Wicklungswid 2ohm An deinen Daten kann was nicht stimmen. Wenn der Nema17 einen Nennstrom von 1,8A und einen Wicklungswiderstand von 1,75 Ohm hat dann kann er nicht eine Nennspannung von 24-48V haben sondern hat eine von knapp über 3V. Ich sehe folgende Möglichkeiten: 1. Du überlastest den kleinen Motor und er hat deshalb ein "gefühlt/gemessen" größeres Drehmoment 2. Dein "kommt mir so vor" täuscht dich 3. Deine Daten zu den Schrittmotoren stimmen nicht 4. Dein Nema23 ist defekt/Ausschuss Da hilft jetzt aber keine Spekulation von uns, da musst du messen (tatsächlicher Strom/Spannung am Motor und Drehmoment. Drehmoment kann man sich behelfen (Haltemoment) indem man ein Alu-Profil mittig an die Welle befestigt, waagrecht stellt und in einem definierten Abstand ein Gewicht anbringt. Das aknn z.B. ein Gefäß sein in das man Wasser füllt bis das Haltemoment überschritten wird. Aber vieleicht haben die Schrittmotorspezis hier noch bessere Ideen
... proportional = quadratischer Zusammenhang oder? :D Deine Spekulation über die Wicklung ist wohl auch nicht der Bringer, schaut man die Werte Widerstand und Induktivität an. Na Spaß bei Seite, ich bin nur auf dein Drehmoment ~ Strom eingegangen und habe über die Nennangaben die Faktoren berechnet... Naja die Daten stehen so im Datenblatt. Was der Hersteller damit meint sei mal dahin gestellt. Beides mal steht "Nennspannung" Ich tippe mal auf "der Motor ist im Eimer" oder Müll. Vielleicht ist auch der Treiber Schuld. Das aktuelle Ergebniss kann es auf jedefall nicht sein. Aber danke :)
Hallo Udo! > Wenn der Nema17 einen Nennstrom von 1,8A und einen Wicklungswiderstand > von 1,75 Ohm hat dann kann er nicht eine Nennspannung von 24-48V haben > sondern hat eine von knapp über 3V. Das ist richtig, interessiert aber heute eigentlich nicht mehr, weil vernünftige Treiber mit Konstantstromansteuerung arbeiten, so auch bei dem o.g. Pololu Board. Was ich sonst von dem Ding halte habe ich hier ja schon öffter geschrieben... > Aber vieleicht haben die Schrittmotorspezis hier noch bessere Ideen Die Rechnung von Thomas war schon in etwa richtig. Auch wenn es bisher nicht üblich ist, bei Schrittmotoren eine Drehmoment-Konstante anzugeben, kann man die ausrechnen. Man kommt dann für den kleinen Motor auf 0,27Nm/A, für den großen auf 1Nm/A. Wenn das in der Praxis nicht so hinhaut kann das folgende Gründe haben: - Das Massenträgheitsmoment des großen Motors ist bei den geforderten Beschleunigungen schon so groß, dass der Motor mehr damit beschäftigt ist, sich selbst zu beschleunigen als die Last anzutreiben. Daten zu den Massenträgheiten der Motoren und der Last fehlen und leider, also kann man da nur mutmaßen. - Die Daten von verschiedenen Herstellern variieren z.T. erheblich. Wärend bei manchen Markenherstellern das im Katalog angegebene Haltemoment als minimaler Wert garantiert wird, sehen andere das eher als Mittelwert der einer gewissen Schwankungsbreite unterliegt. Damit ist aber der o.g. Unterschied mit Faktor 3 nicht zu erklären. Trotzdem würde mich interessieren, von welchen Herstellern die Motoren sind. Mit freundlichen Grüßen Thorsten Ostermann
Also final kann ich sagen, der Motor ist wohl in Ordnung :D Den Wert der Nennspannung kann man getrost vernachlässigen, wie oben erwähnt. Was zählt ist der Strom. Nun bin ich mal so vorgegangen und habe den Schrittmotor konstant bestromt und ein definiertes Moment an den Motor angebracht. (eine Wasserflasche :D) Rechnerisch kommt man dann ziemlich gut auf die Herstellerangaben vom Haltemoment Zu den Motoren: Der eine ist vom Hersteller Igus und der andere aus billig Fernost weshalb ich auch ein wenig skeptisch war... Schlussendlich hätte ich nicht gedacht, dass die Motoren solch eine unterschiedliche Charakteristik an den Tag legen. Zum Beispiel kann ein Motor im freien Hochlauf, am zu langsam überfahrenen Resonanzpunkt schnell aus dem Schritt kommen. Bei meiner Ansteuerung ist zudem das Problem, dass man den größeren Motor wegen seiner Induktivität mit einer deutlich höheren Spannung versorgen sollte. Geht man vom Vollschrittbetrieb in einen kleineren Schrittmodus über, verhält sich der große Motor deutlich besser. Somit kann ich ihn in den unteren Drehzahl gut gebrauchen und er entwickelt auch ein großes Moment. Nach Stunden der Spielerei bin ich nun schlauer. Vielen Dank für eure Kommentare :)
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