Eigenschaften von Schrittmotoren

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Selbst bei ein und demselben Schrittmotor variieren die Moment-Frequenz-Kennlinien stark, wenn unterschiedliche Ansteuerverfahren verwendet werden.

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Wenn der Schrittmotor in Betrieb ist, werden die Impulssignale nacheinander in einer bestimmten Reihenfolge den Wicklungen jeder Phase hinzugefügt (und zwar so, dass die Wicklungen durch den Ringverteiler im Inneren des Treibers bestromt und abgeschaltet werden).

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Schrittmotoren unterscheiden sich von anderen Motoren. Ihre Nennspannung und ihr Nennstrom sind lediglich Richtwerte. Da Schrittmotoren impulsgesteuert arbeiten, entspricht die Versorgungsspannung ihrer maximalen und nicht ihrer durchschnittlichen Spannung. Daher können Schrittmotoren auch außerhalb ihres Nennbereichs betrieben werden. Die Auswahl sollte jedoch nicht zu stark vom Nennwert abweichen.

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Schrittmotoren weisen keinen akkumulierten Fehler auf: Im Allgemeinen beträgt die Präzision von Schrittmotoren drei bis fünf Prozent des tatsächlichen Schrittwinkels und dieser Fehler akkumuliert sich nicht.

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Maximal zulässige Außentemperatur eines Schrittmotors: Hohe Temperaturen führen zunächst zur Entmagnetisierung des magnetischen Materials, was Drehmomentverlust oder sogar Schrittversagen zur Folge haben kann. Die maximal zulässige Außentemperatur hängt daher vom Entmagnetisierungspunkt des jeweiligen Motors ab. Im Allgemeinen liegt dieser bei über 130 °C, in manchen Fällen sogar über 200 °C. Eine Außentemperatur von 80–90 °C ist daher völlig normal.

Das Drehmoment des Motors nimmt mit steigender Drehzahl ab: Beim Drehen des Schrittmotors erzeugt die Induktivität der Wicklung jeder Phase eine induzierte Gegenspannung; je höher die Frequenz, desto größer diese Gegenspannung. Dadurch sinkt der Phasenstrom des Motors mit steigender Frequenz (bzw. Drehzahl), was zu einer Drehmomentabnahme führt.

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Schrittmotoren laufen bei niedriger Drehzahl normal, können aber bei Überschreitung einer bestimmten Frequenz nicht mehr anlaufen und erzeugen dabei ein Pfeifgeräusch. Ein technischer Parameter von Schrittmotoren ist die Leerlauf-Anlauffrequenz. Das heißt, die Impulsfrequenz, mit der der Schrittmotor im Leerlauf anlaufen kann. Ist diese Frequenz höher als ein bestimmter Wert, läuft der Motor nicht ordnungsgemäß an und es kann zu Schrittverlusten oder Blockierungen kommen. Unter Last sollte die Anlauffrequenz niedriger sein. Um hohe Drehzahlen zu erreichen, muss die Impulsfrequenz erhöht werden, d. h. die Anlauffrequenz sollte niedrig sein und dann auf die gewünschte hohe Frequenz erhöht werden (Motordrehzahl von niedrig auf hoch).

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Die Versorgungsspannung für Hybrid-Schrittmotortreiber ist in der Regel in einem weiten Bereich einstellbar und wird üblicherweise anhand der Drehzahl und der Ansprechanforderungen des Motors gewählt. Bei hoher Drehzahl oder schnellen Ansprechzeiten ist eine höhere Spannung erforderlich. Es ist jedoch darauf zu achten, dass die Restwelligkeit der Versorgungsspannung die maximale Eingangsspannung des Treibers nicht überschreitet, da dieser sonst beschädigt werden kann.

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Der Versorgungsstrom wird im Allgemeinen anhand des Ausgangsphasenstroms I des Treibers bestimmt. Bei Verwendung eines linearen Netzteils kann der Versorgungsstrom mit dem 1,1- bis 1,3-Fachen von I angenommen werden. Bei Verwendung eines Schaltnetzteils kann der Versorgungsstrom mit dem 1,5- bis 2,0-Fachen von I angenommen werden.

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Wenn das Offline-Signal FREE auf LOW steht, wird der Stromausgang des Treibers zum Motor unterbrochen und der Motorrotor befindet sich im Leerlauf (Offline-Zustand). In manchen Automatisierungsanlagen kann das FREE-Signal auf LOW gesetzt werden, um den Motor für manuelle Bedienung oder Justierung offline zu schalten, wenn eine direkte Drehung der Motorwelle (manueller Modus) ohne eingeschalteten Antrieb erforderlich ist. Nach Abschluss der manuellen Bedienung wird das FREE-Signal wieder auf HIGH gesetzt, um die automatische Steuerung fortzusetzen.

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Eine einfache Möglichkeit, die Drehrichtung eines zweiphasigen Schrittmotors nach dem Einschalten anzupassen, besteht darin, die Anschlüsse A+ und A- (oder B+ und B-) der Motor- und Treiberverdrahtung zu vertauschen.