Elektrische Kleinantriebe
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M<br />
M Am<br />
M Bm<br />
A j<br />
f Am<br />
A 0<br />
B<br />
f A0m<br />
f Bm<br />
f B0m<br />
f S<br />
Drehmoment-Frequenzdiagramm<br />
eines<br />
Schrittmotors<br />
A Anlaufgrenzfrequenz-<br />
Kennlinie<br />
B Betriebsgrenzfre-<br />
quenz-Kennlinie<br />
Kurve A0 gibt die jeweilige Startgrenzfrequenz für JW = 0 an und begrenzt damit den Startbereich<br />
in dem der Motor ohne Schrittfehler mit einem bestimten Lastträgheitsmoment JW anlaufen und<br />
anhalten kann. Bei JW > 0 sind dann Wertepaare wie Anlaufgrenzfrequenz fAm und Anlaufgrenzmoment<br />
MAm zulässig. Bei der maximalen Anlauffrequenz fA0m ist nur noch Leerlauf<br />
möglich. Nach dem Anlauf kann der Motor innerhalb der Betriebsgrenzkurve B arbeiten.<br />
Das verfügbare Drehmoment verringert sich bei höherer Steuerfrequenz, weil die Wicklungsströme<br />
innerhalb der Stromflußdauer ts immer stärker von der idealen Rechteckform abweichen.<br />
Stromversorgung<br />
Beim Aufschalten einer Gleichspannung UN steigt der Strom exponentiell mit der Zeitkonstanten<br />
τ = L/R des Wicklungsstranges an, d.h. der für das volle Drehmoment erforderliche Endwert des<br />
Stromes IN = UN/R wird erst ungefähr bei ts > 5 · τ erreicht.<br />
Im Konstantspannungs-Betrieb schaltet man zur Erhöhung der zulässigen Steuerfrequenz meist<br />
einen ohmschen Vorwiderstand in den Wicklungsstrang und reduziert damit die Zeitkonstante<br />
entsprechend.<br />
L +<br />
U 0<br />
L -<br />
y n<br />
i<br />
T<br />
R V<br />
L<br />
R 0<br />
i i 2<br />
τ 2<br />
τ 1<br />
Schaltung und Stromverlauf eines unipolar<br />
angesteuerten Wicklungsstranges<br />
i 1<br />
t<br />
i1 ohne und i2 mit Vor-<br />
widerstand RV<br />
Eine wesentliche Erhöhung des Frequenzbereichs kann man durch Ausführung der Ansteuereinheit<br />
mit Konstantstrom-Betrieb erreichen. Hier erhält die Motorwicklung eine höhere<br />
Spannung als UN aufgeschaltet, so daß der Strom schneller auf einen oberen Grenzwert Iog<br />
ansteigt. Jetzt wird die Spannung solange abgeschaltet, bis der Strom wieder auf einen unteren<br />
Wert Iug gesunken ist und danach erneut Spannung angelegt. Man stellt den Strommittelwert IN<br />
also in einem Taktbetrieb (Chopperbetrieb) ein, dessen Frequenz wesentlich über der Steuerfrequenz<br />
liegt.<br />
G. Schenke, 3.2003 Automatisierte Antriebe FB Technik, Abt. E+I 74
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