CNC Router Tasarımım İçin Bilgi Eksikleri

[Yusuf&CNC]

PARMON - Parallel Port Monitor
http://www.geekhideout.com/parmon.shtml

Aşağıda floppy sürücüler ve Linux kullanılarak yapılan mini-cnc nin anlatıldığı 11 bölümlük bir videyo serisi var. 3. ve 4. videyolarda paralel port ile floppynin dir ve step bağlantı kontrolu PARMON ile sağlanıyor. Kullanılan PARMON programı sayesinde MACH3'ü kullanmaya başlarken kablo-paralel port doğru çalışıyor mu sorularına da cevap bulabiliriz.

Aslında paralel port kullanımına hakim olarak bir çok cihazı da çalıştırabiliriz. Videyoda ki örnek; 0-5V aç kapa yaparak, entegre ve röle ile lamba, motor kontrolu sağlanabileceği.

 

[Yusuf&CNC]

Kullandığımız step motorların çalışabileceği gerilimin (voltajın) mertebesi nedir?

Step motorlar için max voltaj değeri (hangisi küçükse);

• Motorun ısınmaması için; 32 x √(indüktans)
• hız için: (min 15, max 25) ortalama 20 x katalog (datasheet) voltaj değeri.

Sanırım örnek olarak Şahin Rulman'ın, motorun paralel bağlı olması için verilen değerlerini alabiliriz,
(Akımın paralel, seri veya unipolar için mi olduğu belirtilmemiş);
Model_____Akım(A)___ Tork(Nm)___Voltaj____İndüktans
57HS22____3.0________2.2________3.60_____2.4
86HS45____4.2________4.5________3.36_____3.7

Formülde değerleri yerine koyarsak;
Model_____Voltaj x 20____32 x √(indüktans)
57HS22____72 V__________49.6 V
86HS45____67 V__________61.6 V

max değerleri ile motorlar çalışabilir. Sürücünün çalışabileceği gerilim ise daha düşük olabilir!
Bir diğer konu katalog indüktans değerinin +/- %20 olarak verilmiş olması!

Güç kaynağının gücü ne olmalı dersek, örnek bir hesap yapalım.
Paralel bağlı ve 4 step motorlu bir CNC olduğunu, sürücünün desteklediği max voltajın da motor değerlerinden daha yüksek olduğunu ve güvenli tarafta kalacak şekilde akım değerlerini artırmadığımızı varsayalım. Yukarıdaki voltaj değerlerini de yuvarlayarak alalım;

Model_____Voltaj x Amper x Adet
57HS22____48 V x 3.0 x 4 = 576 Watt
86HS45____60 V x 4.2 x 4 = 1008 Watt

Bu değerler step motorlarımızı hız ve tork olarak verimli kullanabilmemiz için gereken güçler.

Akım değeri, motorların seri bağlanması halinde max paralel akımının %50 si, unipolar bağlanması halinde ise max paralel akımının %70 i kadar olacaktır.

 

[Yusuf&CNC]

Önceki mesajda yüksek çıkan güç kaynağı hesabından sonra biraz rahatlatıcı bilgi (üretici bir firmanın sitesinden, doğru olduğunu varsayarsak);

http://www.geckodrive.com/support/step-motor-basics.html

SECTION 6: POWER SUPPLIES

The choice of a power supply is determined by voltage, current, and power supply type (i.e. switching versus linear, regulated versus unregulated, etc.). By far the most problematic and complicated factor is voltage, which will be discussed last.

The easiest factor in choosing a power supply is its current rating, which is based on your motor ratings. A motor control will always draw less than 2/3 of the motor’s rated current when it is parallel (or half-winding) connected and 1/3 of the motor’s rated current when it is series (or full-winding) connected. That is to say, a 6 amp per phase motor will require a 4 amp power supply when wired in parallel and a 2 amp power supply when wired in series. If multiple motors and drives are used, add the current requirements of each to arrive at the total power supply current rating.
-------------------------------------------------------

Güç kaynağı seçiminin voltaj, akım ve güç kaynağının tipine bağlı olduğu belirtilmiş.

Step motorun paralel bağlanması halinde, verilen katalog akım (amper) değerinin her zaman 2/3 nü geçmeyecek akım çekildiğini, seri bağlanması halinde ise bu değerin 1/3 ü kadar olduğu belirtilmiş.

Verilen örnekte 6 A lik bir motora, paralel bağlanması halinde 4 A, seri bağlanması halinde ise 2 A akım gerekeceği söylenmiş. Toplam amper ihtiyacınızı belirlemek için, her bir motor için bu şekilde hesapladıktan sonra hepsini toplamanız yeterli.

Voltaj hesabı ise bir önceki mesajdaki gibi (voltajda indirim yok ). İsteyenler yukarıdaki adresten step motor konusunda kapsamlı bilgiye ulaşabilir.

 

[asenyurt]

6 amperlik bir motoru 6 amper ayarlı bir sürücü çevirecekse 6 amperlik bir güç gerekmez mi ?? anlamadım

 

[Yusuf&CNC]

Yazı doğru ise gerekmiyor. Pratikde sürücünün çektiği akım katalog değerinin 2/3 ünü geçmiyor.

Aslında motorları ve güç kaynağını almadan da okumuştum ama atlamışım.

 

[asenyurt]

peak ve rms den mi bahsedilmek istenmiş acaba ?

 

[Yusuf&CNC]

Derinlemesine bilgim yok, okuyup öğrenmeye ve gördüğüm önemli noktaları da aktarmaya çalışıyorum.

Yazmamın diğer bir amacıda gerekiyorsa tartışılması, sonucunda doğru bir bilginin oluşması ve ileride okuyacaklar da dahil hepimizin bundan faydalanması.

 

[Yusuf&CNC]

Step motorlar için max voltaj değeri (hangisi küçükse);

• Motorun ısınmaması için; 32 x √(indüktans)
• hız için: (min 15, max 25) ortalama 20 x katalog (datasheet) voltaj değeri.

Peki bu sınırlamanın kaynağı nedir?
http://www.geckodrive.com/support/step-motor-basics.html
SECTION 7: MOTOR HEATING AND POWER SUPPLY VOLTAGE
sayfasından anladığım (elektrik konusunu bilmiyorum) ve özet olarak;

Motorun ısınma nedeni bakır ve demir kayıpları. Bakır iyi bir iletken olsada akım geçişine gösterdiği bir direnç ve dolayısı ile bir ısınma var. Demir kayıpları ise Eddy current (girdap akımı) and hysteresis heating (manyetik alandaki değişime bağlı ısınma) kaynaklı imiş.
Bilgi; Girdap Akımı -Eddy Current Kayıpları http://elektriklokman.blogspot.com.tr/2011/12/girdap-akm-eddy-current-kayplar.html

Motorun gücü, güç kaynağının voltajına bağlı, voltajı iki kat artırdığımızda güç de iki kat artıyor. Aşağıdaki grafik, demir kayıpları ve güç kaynağı voltajının ilişkisini gösteriyor. Örnek grafik 4A, 3V motor için verilmiş. Bakır kayıpları (copper losses) sabit. Demir kayıpları (iron losses) ise doğrusal değil geometrik artıyor, bir noktadan sonra oluşan ısı motor tarafından atılamıyor. Bu değer deneysel (ampirik) olarak 25:1 olarak bulunmuş. Bu nedenle katalog voltaj değerinin 25 katı ve 32 x √(endüktans) değerinin aşılmaması gerekiyor.

Yukarıdaki sınırlamalar nedeni ile, 10kV güçkaynağı kullanarak NEMA 23 motordan 500 beygir güç elde edemediğimiz de örnek olarak verilmiş.

 

[mobilspy]

Beyler yazdıklarınızı pek anlamadım ama bildiğim bişey var oda elektrik motorları ilk kalkiş anında cektikleri akim etiket degerlerinin üç katına kadar çıkabilir tabi stepmotorlar çalışma mantığı ve şekli biraz farklı sürücülere akım sabit tutularak motor calistiriliyor. ancak her halukarda guc kaynagi secerken sürücünün katalog değerlerini baz almak doğru olur kanaatindeyim.
Sürücülerin katalog değerlerinin normal çalışma değerlerinden yüksek olmasının sebebi de kalkıştaki yüklemeden kaynaklı olabilir.

Tapatalk kullanılarak gönderildi

 

[Yusuf&CNC]

sürücünün katalog değerlerini baz almak doğru olur kanaatindeyim.

Bence tekrar okumakta fayda var. Sürücünün seçimine (katalog değerlerine) nasıl karar veriyoruz? Özellikle yukarıda bahsi geçen motorun katalog voltaj değeri 3V iken, 75V'a kadar kullanılabiliyor! (endüktans hesabını ve sürücü voltaj sınırını göz önüne almazsak). Voltaj 3V dan 6V çıktığında, güç de iki katına çıkıyor.

Teorik olarak karar verme aşamaları;

• İşimiz için gereken motorların belirlenmesi.
• Motoru beslemek için gereken max voltajın hesabı (yukarıdan). Katalog voltaj değerinin 15-25 katı aralığında olması ve 20 katı seçilmesi öneriliyor.
• Sürücünün hesaplanan voltaj ve verilen amper değerini sağlaması (+ fiyat, kalite).
• Güç kaynağının bu voltaja yakın, aşmayacak şekilde (güç kaynağının voltajı belirli bir oranda azaltılabilir) ve motorların toplam amperine (step motorlar paralel bağlı ise 2/3) uygun seçilmesi (+ fiyat, kalite).

Step motorların paralel bağlı iken katalog amper değerinin 2/3'ünü aşmaması önemli bir iddia. Buna bağlı olarak seçilen sürücülerin amper değeri de aynı şekilde önemli. Gecko firması ABD'de çok tutulan ve üretici bir firma. Bu konuda sağlam bir araştırma yapmadan sitelerinde böyle bir bilgiye yer vereceklerini sanmıyorum. Konuya hakim bir elektrik mühendisi arkadaşımız 2/3 amper değerinin aşılmadığı iddiasını teyit edebilirse, bu iddiaya uygun sürücü ve güç kaynaklarını içimiz daha rahat kulanabiliriz.