Moin zusamnmen, ich bin Maschinenbauer und was Elektrotechnik angeht ein Laie. Ich muss einen Schrittmotor (Nema 17, 2.1A, -> Stepperonline 17HS24-2104S) mit einem DM542T via Labornetzteil (bis 36V, 5A) antreiben. Dabei soll das Maximum an Leistung (Drehmoment, Drehzahl) herausgeholt werden. Dabei habe ich zunächst die Schritte am Treiber aufs Minimum eingestellt (400 PPS) und den Strom auf 2A RMS, 2.84A Peak und via Labornetzteil 12V angelegt. Das ganze dann via Arduino Mega und Accelstepper angesteuert. Dabei ist mir aufgefallen, dass das Labornetzteil immer nur 0,8A anzeigt. Ich habe dann am Treiber den Strom eine Stufe höher gestellt und konnte damit den Strom erhöhen, allerdings nicht wie es die Anleitung vorgibt. Wenn ich 24V anlege halbiert sich der Strom. Ich habe das Gefühl, dass der Steppermotor nicht seine maximale Leistung liefert und außerdem sehr schnell warm wird. Warum verändert sich der Strom wenn ich die Spannung änder? Sollte der Treiber nicht - egal welche Spannung anliegt, den Strom entsprechend der Treibereinstellung z.B. auf 2A regulieren? Drehen tut der Schrittmotor wie ich es erwarte, daher sollte die Verkabelung stimmen.
Weil U*I=Watt und Watt= Leistung und die leistung macht irgendwann auch Warm, ganz banal gesagt. Wenn du 12V und 1A hast, sind das 12Watt Leistung wenn du 24V und 1A hast, sind das 24Watt Leistung Also doppelt so viel bei gleicher Ampere Zahl ;-) Also ergo hat wohl deine Endstufe die Leistungsgrenze erreicht (Vielleicht kannst du die ja irgend wo ändern?
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Ich kann am Treiber den Strom einstellen. Allerdings haben die 12V oder 24V vom Netzteil doch erstmal nichts damit zu tun was der Motor an Spannung bekommt, oder? Laut Datenblatt kann der Nema 17 2,1A/Phase bei 3.36 V. In der Drehmomentkurve ist die Rede von 24V. Da er Bipolar ist kann sollte es einer maximalen Leistung von 3,36V * 2,1A* 2Phasen = 14,1W haben. Wenn das Labornetzteil also auf 12V und ca. 1,1A kommt sollte mein Motor die maximale Leistung erreichen? Welchen Vorteil hat dann eine größere Versorgungsspannung? Ich habe oft gelesen das in Industrieanwendungen 48V genutzt werden, was bei mir zu 0,3A führen würde.
gzuz schrieb: > Laut Datenblatt kann der Nema 17 2,1A/Phase bei > 3.36 V. In der Drehmomentkurve ist die Rede von 24V. Da er Bipolar ist > kann sollte es einer maximalen Leistung von 3,36V * 2,1A* 2Phasen = > 14,1W haben. > Welchen Vorteil hat dann eine größere Versorgungsspannung? Das sind erstmal nur statischen Werte. Dynamisch sieht das etwas anders aus. Die Dinger haben eine verhältnismäßige große Induktivität und die hat nun mal was dagegen, wenn sich sie Spannung ändert. Um diese Änderung zu beschleunigen legt ein guter Treiber temporär eine höhere Spannung an bis quasi der Sollstrom erreicht ist und reduziert dann die Spannung wieder bis zur nächsten Änderung. Den Strom den dir dein Netzteil anzeigt ist ja nur einen ungefähren Mittelwert und nicht der tatsächliche Wert zu jedem Zeitpunkt. Wenn du dir den Strom mal mit einem Oszi anschaust siehts du wie stark hier die Änderungen sind. Was verstehst du unter "maximum"? - Maximales Haltemoment? - Maximales Drehmoment bei einer bestimmten Schrittfrequenz? - Maximale Schrittfrequenz? - oder? Das mit dem Warm werden ist eigentlich normal, wenn die das Ding mit seinen Grenzwerten betreibst. Die volle Leistung wird ja auch im Stillstand umgesetzt um das Haltemoment zu erzeugen. Wenn es dir im Stillstand zu Warm wird und du das maximale Haltemoment garnicht benötigst helfen Treiben mit entsprechender Ruhestromabsenkung. Ansonsten hilft nur kühlen...
gzuz schrieb: > Ich kann am Treiber den Strom einstellen. Allerdings > haben die 12V oder 24V vom Netzteil doch erstmal nichts > damit zu tun was der Motor an Spannung bekommt, oder? Richtig. > Laut Datenblatt kann der Nema 17 2,1A/Phase bei 3.36 V. > In der Drehmomentkurve ist die Rede von 24V. Da er > Bipolar ist kann sollte es einer maximalen Leistung > von 3,36V * 2,1A* 2Phasen = 14,1W haben. Ja -- aber Achtung: Das ist die elektrische Leistungs- aufnahme im STILLSTAND . Im Stillstand hat der Motor zwar ein Haltemoment, aber da die Drehzahl gleich Null ist, ist auch die abgegebene mechanische Leistung gleich Null (!!). > Wenn das Labornetzteil also auf 12V und ca. 1,1A kommt > sollte mein Motor die maximale Leistung erreichen? Nein. Die Schrittmotorheinis (Anwesende natürlich ausgenommen) glauben, dass sie die ersten auf der Welt sind, die rotierende elektrische Maschinen bauen. Daher wird bei Schrittmotoren nicht einfach Nennspannung, Nennstrom, mechanische Nennleistung angegeben wie bei allen anderen Elektromotoren, sondern die dauerhaft zulässige Verlustleistung (!). Der größte Teil der Verlustleistung sind die sogenannten I^2*R-Verluste ("I-Quadrat-Err-Verluste") -- in Deinem Fall die o.g. 14,1W. Wenn Nennstrom (2.1A) durch beide Wicklungen fließt, fallen diese Verluste IMMER an, egal, wie schnell sich der Motor dreht, oder ob er stillsteht. > Welchen Vorteil hat dann eine größere Versorgungsspannung? Der Motor kann mechanische Leistung abgeben :) Ein sich drehender Motor erzeugt in den Wicklungen eine Gegenspannung, die um so höher ist, je schneller sich der Motor dreht. Mechanische Nutzleistung kann der Motor nur abgeben, wenn die von außen angelegte Spannung HÖHER ist als diese Gegenspannung -- sonst kann kein Strom durch die Wicklungen getrieben werden, und schon gar nicht der Nennstrom. Deshalb braucht die Treiberkarte genügend Spannungsreserve nach oben. Die am Netzteil angezeigte Leistungsaufnahme kann somit durchaus deutlich höher als 14W werden -- die 14W sind thermische Verluste, und das, was darüber hinausgeht, ist mechanische Leistung an der Motorwelle. > Ich habe oft gelesen das in Industrieanwendungen 48V > genutzt werden, Kann sein, ja. > was bei mir zu 0,3A führen würde. Nur im Stillstand bzw. bei relativ niedrigen Drehzahlen. Lass' den Motor schneller drehen, und die Stromaufnahme wird steigen. Ach so, noch eine Falle: Der am Netzteil angezeigte Strom ist der Speisestrom für Deinen Antrieb; der hat nichts direkt mit den fließenden Wicklungsströmen zu tun -- ebensowenig, wie die eingestellte Netzteilspannung einen direkten Rückschluss auf die Wicklungsspannung zulässt. (Genauere Erklärung bei Bedarf). Die zugeführte Speiseleistung -- also U*I -- ist aber eine verwertbare Angabe, denn der Energieerhaltungssatz gilt (immer noch, glaube ich :) HTH
Der maximale Strom durch die spulen gibt das maximal mögliche Haltemoment bzw. drehmoment vor. Der Steppertreiber ist eine Art schaltregler. Wenn zum halten oder langsam drehen z.B. 2A vorgegeben sind, erzeugt der die auch. Im stehenden Motor wirkt das aber nur gegen den ohmschen Widerstand der Spulen, daher braucht das noch wenig Leistung. Dreht der Motor schneller, bietet die Anordnung sowohl den Strom durch den Widerstand der Spulen als auch die abgegebene Motorleistung. Bei höherer Drehzahl ist das Leistungsmaximum erreicht, wenn der Motorstrom immer noch 2A ist und gleichzeitig die Spannung an den Spulen annähernd der Betriebsspannung entspricht. In dem Moment zieht das ganze auch die eingestellten 2A aus dem Metzteil. Wird das Leistungsmaximum überschritten, fällt die entnehmbare Leistung und der aufgenommene Strom.
Wie meine Vorposter, nur anders erklärt. Die hohe Spannung brauchst Du nur für die Geschwindigkeit. Je kleiner die ist, umso länger dauert das bis sich der gewünschte und über den Treiberbaustein geregelte Strom in der Induktivität der Motorspule einstellt. Wäre die Spannung kleiner, würde der Motor schon noch die gleiche Leistung bei niedriger Drehzahl bringen, bei höherer Drehzahl aber nicht mehr den gewünschen Motorstrom erreichen, weil der Induktive Widerstand der Wicklung sich dem entgegenstellt. Der Treiber wird schon auf den Strom regeln, den Du eingestellt hast. Das Labornetzteil sieht aber nicht den Motorstrom. Es sieht die Leistung die in die komplette Motorregelung rein geht, und da gilt eben P=U*I. Also wenn Du die Spannung erhöhst, sinkt der Strom am Labornetzteil, weil die Leistung gleichbleibt. Du kannst einen einfachen Test machen, um zu sehen ab welcher Drehzahl die Spannung nicht mehr reicht. Spannung am Labornetzteil Konstant, Strom beobachten. Drehzahl des Motors langsam erhöhen, bis der Strom abfällt. Da ist die Grenze, ab der die Sapnnung nicht mehr reicht um rechtzeitig den Strom im Motor zu erreichen. Ist die Belastung jetzt größer als der Motor noch mechanische Leistung bringt, verliert der Schritte, macht schlimme Geräusche und ruckt vor sich hin. Um die maximal mögliche leistung rauszuholen, kann man ausgefuchste Treiber nehmen, z.B. von Trinamic. Richtig konfiguriert, können die auch ohne Encoder halbwegs gut erkennen ab wann Strittverlust droht (Stall guard) und können den Strom so niedrig wie möglich einstellen, damit dir Luft bleibt den bei Bedarf auch kurzfristig über die Kenndaten zu erhöhen. Es gibt auch einen Zusammenhang zwischen max Motorleistung und Microstepping. Ich glaube im Vollschritt hat man die max mechanische Leistung. Vielleicht mag hier jemand dazu was erhellendes sagen und Größenordungen benennen.
wow, so viele Antworten. Vielen lieben Dank, ich habe einiges gelernt. Ich werde mich noch mal in Ruhe hinsetzen und das neue Wissen einbgringen. Mal sehen was ich da so erreiche. Ich teste verschiedene 3D-gedruckte Getriebe und will mal sehen was da so möglich ist. Es macht auch viel Spaß die Steuerung umzusetzen, aber Elektrotechnik kam einfach zu kurz im Studium. Super Forum!
Vielleicht wäre es besser einen Elektroingenieur an die Aufgabe dranzustellen? Soll keine Kritik sein, aber das ist eher eine Elektro- als eine Mechanoaufgabe. Vielleicht zieht ihr einen E-InG hinzu. Solche Ansteuersachen, sind nicht so easiy, und die Chips/Treiber machen das bei Weitem nicht automatisch optimal. Wahrscheinlich hast du eine Menge Oberwellen und Schwingungen in den Wicklungen und auch auf der Motorachse. Mal gemessen?
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