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Schrittmotor Netzteil |
Beispielhaft wird hier ein Netzteil für eine 3 Achs Schrittmotorsteuerung berechnet.
An Hand unseres 3 Nm 4,2 Ampere Schrittmotors erhalten wir die Daten wie in der Tabelle aufgelistet.
Unipolar
| 2,10 Nm
| 3,00 Ampere
| 1,30 Ohm
| 3,90 Volt
| 3,2 mH
| Bipolar Seriell
| 3,00 Nm
| 2,10 Ampere
| 2,60 Ohm
| 5,46 Volt
| 6,4 mH
| Bipolar Parallel
| 3,00 Nm
| 4,20 Ampere
| 0,65 Ohm
| 2,73 Volt
| 1,6 mH
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Oft wird fälschlicherweise 3 Motoren mal 4,2 Ampere gerechnet. Also 12,6 Ampere.
Ein 48 Volt Netzteil müßte also ca 600 Watt haben.
Tatsächlich muß über die Leistung berechnet werden.
Leistung = Strom * Spannung
für Unipolar Betrieb ergibt sich:
3,0 Ampere * 3,90 Volt = 11,7 Watt
für Bipolar Seriell Betrieb ergibt sich:
2,1 Ampere * 5,46 Volt = 11,76 Watt
für Bipolar Parallel Betrieb ergibt sich:
4,2 Ampere * 2,73 Volt = 11,466 Watt
Also immer ca 11,7 Watt für eine Phase .
(Die abweichungen ergeben sich durch Rundungsfehler in der Tabelle)
Bei unserem 2 Phasigen Motor dementsprechend 23,4 Watt.
Der Angegebene Strom fließt nur zwischen Endstufe und Motor.
Zwischen Netzteil und Endstufe ist der Strom viel kleiner ,da die Spannung höher ist.
Auf den ersten Blick scheint es egal mit welcher Betriebsart der Motor betrieben wird.
Diese Berechnungen geben aber nur die Werte im Stillstand mit der angegeben Gleichspannung an.
Im Betrieb kommt zum Ohmschen Wiederstand noch der Frequenzabhängige Induktive (mH) hinzu.
Da dieser in der Parallelschaltung am geringsten ist verspricht diese Schaltungsvariante
die höchste Dynamik , und den geringsten Drehmomentabfall im oberen drehzahlbereich.
Die maximale Verlustleitung eines Schrittmotors beträgt ca 35%.
Also 23,4 Watt * 1,35 = ca. 31,6 Watt.
Hinzu kommen noch die Verluste in der Schrittmotorendstufe.
Diese sind vom Typ der Endstufe und der höhe der Versorgungsspannung abhängig ,
und betragen nochmals ca 100%.
Für eine Achse kommen wir somit auf ca 31,6 Watt plus 100% auf 63,2 Watt.
Bei 3 Achsen also insgesamt ca 190 Watt.
Wählt man nun ein 300 Watt Netzteil mit 48 Volt ist genug Reserve für eine 4 Achse vorhanden.
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