Elektrische Schrittmotoren und -antriebe
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- Jürgen Jaeger
- vor 5 Jahren
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1 Elektrische Schrittmotoren und -antriebe Funktionsprinzip - Betriebseigenschaften - Messtechnik Prof. Dr. Erich Rummich Dipl.-lng. (FH) Hermann Ebert Dr.-lng. Ralf Gfrörer Dipl.-lng. Friedrich Traeger 3., durchgesehene Auflage Mit 225 Bildern U Kontakt & Studium Band 365 Herausgeber: Prof. Dr.-lng. Dr.h.c. Wilfried J. Bartz Technische Akademie Esslingen Weiterbildungszentrum Dipl.-lng. Elmar Wippler, expert verlag
2 I Inhaltsverzeichnis, Herausgeber- Vorwort Autoren-Vorwort Grundlagen der Schrittantriebe Erich Rummich Einführung Grundtypen von Schrittmotoren Reluktanzschrittmotoren Permanentmagnetisch erregte Schrittmotoren Hybridschrittmotoren Erzeugung des Schrittfeldes Gegenüberstellung Drehfeld - Schrittfeld Ständerwicklungen für Schrittmotoren Vollschrittbetrieb Halbschrittbetrieb Mikroschrittbetrieb Bestromungstabellen Unipolare und bipolare Anspeisung der Ständerwicklung Statischer Drehmomentenverlauf Haltemoment der PM-Motoren Haltemoment bei VR-Motoren Einzelschritt-Betrieb Berechnung des magnetischen Kreises Energetische Betrachtungen, Ermittlung des statischen Drehmomentes Kennlinien bei variabler Schrittfrequenz im Stationärbetrieb Schrittmotorantrieb Reluktanzmotoren und Sonderbauarten Erich Rummich Relu ktanzmotoren E inständerbauweise Mehrständerausfü hrung 2 2 2
3 Schrittwinkel und Ausführbarkeitsbedingungen Einständer-VR-Motoren mit Einzelzähnen im Ständer Einständer-VR-Motoren mit hoher Schrittauflösung Optimale Zahn- und Nutform Betriebsarten von Reluktanzmotoren Scheibenmagnet-Schrittmotoren Einsträngige PM-Schrittmotoren Linearschrittantriebe Elektromagnetische Linearschrittantriebe Piezoelektrische Schrittmotoren Permanentmagnetisch erregte Schrittmotoren Friedrich Traeger Aufbau der Schrittmotoren mit Wechselpolläufer Klauenpolschrittmotor Konstruktive Details Magnetqualität Drehmoment und Schrittwinkelbereich Schrittmotor mit Polwicklung Fun ktionsweise Vollschritt- Halbschritt-Minischrittbetrieb Steuerschaltungen des Schrittmotors Haltemoment Positioniergenauigkeit Betriebskennlinien Messung der Betriebskennlinien Klauenpolschrittmotor mit Lagegeber Anwendungsgebiete Hybrid-Schrittmotoren Ralf Gfrörer Aufbau und Funktion des Hybrid-Schrittmotors Grundfunktion - Erhöhung der Schrittzahl Klauenpolprinzip - Aufbau des Rotors Stator des Hybrid-Schrittmotors Einfluß der Strangzahl Magnetisches Modell Eigenschaften von 2-Phasen- und 5-Phasen-Schrittmotoren
4 Anzahl der Schrittpositionen Haltemoment - Zeigerdarstellung Vergleich der Haltemomente Rastmoment Schrittrnotor als schwingungsfähiges System Parametererregte Pendelungen Selbsterregte Pendelungen Kennlinien und Kenngrößen Darstellung der Betriebskennlinien Lastwinkel/Schleppfehler Verhältnis von Geschwindigkeit zu Auflösung Liste der verwendeten Formelzeichen und Symbole Leistungselektronik und Signalverarbeitung Ralf Gfrörer Betrieb von Schrittmotoren Elektrisches Ersatzschaltbild Aufbau des Stromes Betriebsarten von Schrittmotoren Ansteuerschaltungen Grundschaltungen von Fünfphasen-Schrittmotoren Mikroschrittbetrieb Komponenten des Schrittmotorantriebs Leistungsansteuerung Schaltungsbeispiele Pulserzeugung Schrittmotor im geschlossenen Lageregelkreis Motivation Erfassung der Rotorlage,,DrehÜberwachung" Stellgrößen zur Beeinflussung des Drehmoments Schrittmotor im geregelten Betrieb Liste der verwendeten Formelzeichen und Symbole Untersuchung der Bewegungsvorgänge von Schrittantrieben in der Phasenebene Erich Runimich Nichtlineare Bewegungsgleichung Bewegungsvorgänge in der Phasenebene
5 Phasenporträt des n ichtl i nearen Schwingers Einzelschritt- Fortschaltung Bewegungsvorgänge bei Schrittsequenzen Stabilitätsgrenze bei Schrittsequenzen Resonanzzonen im Stationärbetrieb Auslegung von Schrittmotorantrieben Ralf Gfrörer Grundsätzliche Vorgehensweise bei der Motorauswahl Abschätzung des Antriebs Umrechnung der Lastdaten Ermittlung der Start/StopFrequenz Wahl der Fahrgeschwindigkeit bei linearer Rampe Getriebe Optimierung des Antriebs Rampen für hohe Fahrgeschwindigkeit Optimierung der Schrittfolge für kurze Wege Einfluß von Strom, Spannung und Wicklung auf das Betriebsverhalten Einfluß der Schaltungsart Erwärmung von Schrittmotoren Praktische Hinweise Temperaturmessung bei der Inbetriebnahme Ankupplung von Schrittmotoren Lebensdauer Messung und Optimierung von Schrittantrieben Hermann Ebert Statische Momente am Cchrittmotor Selbsthaltemoment MS Haltemoment M, Statischer Lastwinkel 0 Dynamische Momente am Schrittmotor Betriebsgrenzmoment M Bm Einzelschrittverhalten (Single step response) Schrittwinkeltoleranzen
6 c 8.6 Dynamischer Lastwinkel 8.7 Optimierung von Schrittprogrammen Literaturverzeichnis Sachregister Autorenverzeichnis
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