Drehmoment-Frequenz-Kennlinie: Ein Leitfaden für die Auswahl von Schrittmotoren

Die Drehmoment-Frequenz-Kennlinie ist ein unverzichtbares Werkzeug für Anwender von Schrittmotoren, das bei der Auswahl des geeigneten Motors eine zentrale Rolle spielt. Diese Kennlinien stellen Grenzkurven dar, die den zulässigen Arbeitsbereich eines Schrittmotors visualisieren. Im Rahmen dieses Fachbeitrags werden wir uns eingehend mit der Drehmoment-Frequenz-Kennlinie befassen, ihre Bedeutung erläutern und Einblicke in ihre Anwendung für die Auswahl von Schrittmotoren bieten.

Bild: Start- und Beschleunigungsbereich im M_L – f_S - Diagramm

Bedeutung der Drehmoment-Frequenz-Kennlinie:

Die Drehmoment-Frequenz-Kennlinie ermöglicht es den Anwendern, den geeigneten Schrittmotor für ihre spezifischen Anforderungen auszuwählen. Sie zeigt den Bereich der zulässigen Betriebsfrequenzen und die damit verbundenen Drehmomente auf. Diese Kurve gibt dem Anwender wertvolle Informationen darüber, wie sich das Drehmoment des Motors bei unterschiedlichen Frequenzen verhält.

Der Arbeitsbereich und Betriebsfrequenzbereich:

Nach dem Anlauf kann der Schrittmotor bei kontinuierlicher Frequenzänderung bis zur Betriebsfrequenz betrieben werden, ohne Schrittverluste zu erleiden. Dieser Bereich wird als Betriebsfrequenzbereich bezeichnet. Die Drehmoment-Frequenz-Kennlinie stellt eine Begrenzung dieses zulässigen Arbeitsbereichs dar.

Start- und Beschleunigungsbereich:

Der Schrittmotor verfügt über einen Startbereich, in dem er ohne Schrittverlust mit verschiedenen Kombinationen von Drehmoment (M_L) und Schrittfrequenz (f_S) gestartet werden kann. Dieser Bereich ermöglicht einen reibungslosen und präzisen Motorstart.

Auswirkungen von Lastträgheitsmomenten:

Die Drehmoment-Frequenz-Kennlinie berücksichtigt auch externe Lasten in Form von Lastträgheitsmomenten (J_Li). Das Anschließen eines solchen Lastmoments an die Rotorwelle kann den Start- und Betriebsbereich beeinflussen. Ein höheres Lastmoment führt zu einer Verringerung der maximalen Startfrequenz und erweitert den Startbereich.

Erweiterung des Arbeitsbereichs:

Die Drehmoment-Frequenz-Kennlinie bietet Anwendern die Möglichkeit, den Arbeitsbereich zu erweitern, um ihre spezifischen Anforderungen zu erfüllen. Dies kann durch zwei Hauptstrategien erreicht werden:
 

1. Erhöhung des Phasenstroms: Durch Erhöhung des Phasenstroms kann das Drehmoment erhöht werden, was zu einer Erweiterung des Arbeitsbereichs in Richtung höherer Drehmomente führt.
2. Erhöhung der Betriebsspannung: Die Erhöhung der Betriebsspannung ermöglicht höhere Frequenzen und somit eine Erweiterung des Arbeitsbereichs in Richtung höherer Schrittfrequenzen.

Schlussfolgerung:

Die Drehmoment-Frequenz-Kennlinie ist ein wertvolles Werkzeug für die Auswahl und Konfiguration von Schrittmotoren. Sie hilft Anwendern dabei, den geeigneten Motor für ihre spezifischen Anforderungen hinsichtlich Drehmoment, Frequenz und Präzision auszuwählen. Durch das Verständnis der Kennlinie und ihrer Einflussfaktoren können Anwender die Leistungsfähigkeit ihrer Schrittmotoren optimal nutzen und auf ihre Bedürfnisse abstimmen.