Schrittmotor je langsamer desto mehr Strom ?

[Thomas (Gast)]

Ich steuere über einen Arduino Nano,

über eine Endstufe an einen Schrittmotor an.

Das Problem: Je langsamer ich den Motor drehen lasse, desto mehr Strom 
zieht dieser. D.h. bei "normaler / höchster" Geschwindigkeit benötigt 
der Motor ohne Last ca. 200 mA und wenn ich Ihn langsamer drehen 
lasse bis zu ca. 2,5 A ! (Getestet mit 12 und 24 V )

Ist das "normal" bei 2 Phasen Schrittmotoren generell oder an was könnte 
das liegen ?

Mit dem Erhöhung des delays im klassischen Arduino Sketch vergrößere ich 
die Pause zwischen Puls ON und OFF, alles funktioniert nur zeiht der 
Motor dann extrem viel Strom und wird entsprechend heiß.

void setup() {                
  pinMode(8, OUTPUT);     
  pinMode(9, OUTPUT);
  digitalWrite(8, LOW);
  digitalWrite(9, LOW);
}

void loop() {
  
  digitalWrite(9, HIGH); // Puls Motor ein
          
  delayMicroseconds(50); // Pause 50 Mikrosekunden
  
  digitalWrite(9, LOW);  // Puls Motor aus

  delayMicroseconds(50); // Pause 50 Mikrosekunden
}

Endstufe: Tb6560 stepping motor driver
http://www.sainsmart.com/zen/documents/20-019-200/Tb6560%20stepping%20motor%20driver%20...pdf
Motor: 4T5618M3300A 
http://de.nanotec.com/fileadmin/files/Datenblaetter/Archiv_Datenblätter/Schrittmotoren/4T5618.pdf

[Wolfgang (Gast)]

Thomas schrieb:
> Das Problem: Je langsamer ich den Motor drehen lasse, desto mehr Strom
> zieht dieser. D.h. bei "normaler / höchster" Geschwindigkeit benötigt
> der Motor ohne Last ca. 200 mA und wenn ich Ihn langsamer drehen
> lasse bis zu ca. 2,5 A ! (Getestet mit 12 und 24 V )

Bei einer Schrittmotorsteuerung mit Stromregelung "zieht" der Motor 
nicht einen bestimmten Strom, sondern die Steuerung versucht, den 
programmierten Strom durch die Wicklung zu schicken. Wenn bei dir also 
2.5A fließen, hast du die Stromregelung falsch eingestellt, der Motor 
ist falsch angeschlossen oder dein Treiber ist kaputt. Normalerweise 
wird der eingestellte Strom nur nicht erreicht, wenn die 
Schrittgeschwindigkeit zu hoch oder die Versorgungsspannung für den 
Motor zu niedrig ist.

[Walter (Gast)]

wie hast Du den Strom gemessen?

[Noch einer (Gast)]

100 Mikrosekunden delay ergeben 10kHz. Das Datenblatt zeigt: Bei 24 Volt 
sinkt schon ab 1kHz das Drehmoment. Letztendlich sinkt das Drehmoment, 
weil weniger Strom fließt.

Du hast da schlicht und einfach einen Motor erwischt, der nur für einen 
Bereich von 0...1kHz konstruiert wurde.

[Helmut S. (helmuts)]

@Thomas
Du hast die falsche Endstufe zur Ansteuerung des Schrittmotors. 
Schrittmotoren werden mit Konstantstrom angesteuert. Du hast sie aber 
mit Konstantspannung angesteuert.

[Noch einer (Gast)]

Hay Helmut, erst mal einen Blick ins Datenblatt werfen.

Der Motor ist für 2,5A ausgelegt. Aber bei den empfohlenen 24V zieht er 
die 2,5A nur bis so etwa 1kHz.

[Helmut S. (helmuts)]

@Noch einer
Danke, da hätte ich doch die verlinkten Datenblätter lesen sollen. Ich 
nehme mein vorigen Aussagen zurück.

[m.n. (Gast)]

Noch einer schrieb:
> Hay Helmut, erst mal einen Blick ins Datenblatt werfen.
>
> Der Motor ist für 2,5A ausgelegt. Aber bei den empfohlenen 24V zieht er
> die 2,5A nur bis so etwa 1kHz.

Im Datenblatt steht ein max. Strom pro Phase von 3 A. Ferner gibt es 
keine (gezeigte) Kurve, die die Stromaufnahme des Motors abbildet.
Mit zunehmender Drehzahl nimmt das Drehmoment zwar ab; das sagt aber 
nichts über die Leistungsaufnahme des Motors aus.

Walter schrieb:
> wie hast Du den Strom gemessen?

Das will ich aber auch wissen.

[MaWin (Gast)]

Thomas schrieb:
> Ist das "normal" bei 2 Phasen Schrittmotoren generell oder an was könnte
> das liegen ?

Ein Schrittmotor besteht aus 2 Spulen (deiner aus 4, je 2 in Reihe).

Der Strom in einer Spule steigt nach dem Einschalten begrenzt durch die 
Induktivität langsam an.

Bei langsamen Schritten kann der Strom so weit steigen, wie Spannung da 
ist.

Bei schnellen Schritten ist der Schritt vorher zu Ende und der 
Stromfluss wird unterbrochen, dann sinkt der Spulenstrom und damit das 
Drehmoment.

Du hast an 24V glücklicherweise keinen 24V Motor, denn bei dem würde 
dieser Zeitpunkt sehr früh eintreten, der wäre nur für langsame Rotation 
geeignet (dafür einfache Ansteuerung, ULN2803).

Du hast einen 2.5V Motor. Der würde an 24V viel zu viel Strom ziehen 
(überhitzen). Daher hast du einen strombegrenzenden Treiber TB6560, der 
den Strom auf 3A (2.5A) begrenzt. Damit lassen sich schon höhere 
Drehzahlen erreichen. Aber ab 1kHz Takt schafft es auch hier die Spule 
nicht, den Strom bis auf volle 2.5A ansteigen zu lassen, und demnach 
sinkt das Drehmoment des Motors. Würdest du en Motor mit 100V betreiben, 
würde er noch bis 4kHz ein hohes Drehmoment bieten, weil der Strom bei 
so hoher Spannung schneller ansteigt.

Dein Motor ist mit 2.5V/3A Spule bei unipolarem Betrieb angegeben, damit 
er im Dauerlauf nicht überhitzt. Da sind im Schnitt zwischen Vollschritt 
und Halbschritt 1.5 Spulen an, also 11.25W. Du hast einen bipolaren 
Treiber und wirst die Spulen in Reihe verschaltet haben. Damit dieselbe 
Verlustleistung entsteht macht das 2 x (3.3V bei 1.7A). Dein Motor 
könnte viel mal so schnell drehen, wenn du beide Spulen parallel 
schaltest, dann braucht er 1.7V bei 3.3A. Dein Treiber kann 
Microschritt, der Strom ist ein rms Wert. Der Spitzenwert, auf den die 
Strombegrenzung einzustellen ist, liegt 1.4 fach so hoch. Also bei 
beiden Spulen in Reihe bei 4.6V/2.38A und bei beiden Spulen parallel bei 
2.38V/4.6A. So viel kann aber dein Treiber nicht, also musst du bei 
Reihenschaltung bleiben mit der 4-fach Induktivität und damit nur 1/4 
der maximalen Geschwindigkeit.

http://www.nmbtc.com/step-motors/engineering/drivers-and-winding-configuration/

[Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann)]

Hallo m.n.,

>> Der Motor ist für 2,5A ausgelegt. Aber bei den empfohlenen 24V zieht er
>> die 2,5A nur bis so etwa 1kHz.
>
> Im Datenblatt steht ein max. Strom pro Phase von 3 A. Ferner gibt es
> keine (gezeigte) Kurve, die die Stromaufnahme des Motors abbildet.
> Mit zunehmender Drehzahl nimmt das Drehmoment zwar ab; das sagt aber
> nichts über die Leistungsaufnahme des Motors aus.

Naja, steigen wird sie wohl kaum. Das Drehmoment geht ja zurück, weil 
bei höheren Frequenzen der Nennstrom nicht mehr erreicht wird. 
Dementsprechend gehen auch die ohmschen Verluste zurück, lediglich die 
Wirbelstromverluste könnten höher sein. Die mechanische Leistung bleibt 
halbwegs konstant, weil der Rückgang des Drehmoments durch einen Anstieg 
der Drehzahl ausgeglichen wird. Damit steigt im Prinzip der 
Wirkungsgrad.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann