十、電源電流與步進馬達的關係

測試實例之組成條件如下

  • 電源電壓:DC24V、驅動器:EXD2025MB-5P、電流設定:M1~M4 = 1.4A_50%,M5 = 1A_50%
  • 馬達組合1:M1~M4 = 10PM-K202B (4Ω、0.7A/相),M5 = K243-01A(單線圈、4.2Ω、0.95A/相)
  • 馬達組合2:M1~M4 = EXMK233-01A (1.2Ω、1.5A/相) ,M5 = K243-01A (單線圈、4.2Ω、0.95A/相)
  • 驅動晶體內阻:0.32Ω(TYPE_RDSON = 320mΩ、上下臂相同)
  • 運轉條件及速度:5軸同動、空載、160 rpm(充磁時間足夠)

電源電流觀測紀錄及分析

*組合1運轉下:DC24V 電源電流 = 3.6A;卸除M5後運轉,DC24V 電源電流 = 3.2A,

*組合2運轉下:DC24V 電源電流 = 1.75A;卸除M5後運轉,DC24V 電源電流 = 1.35A,

上述觀測數據該如何解析

數據解析如下

相同驅動器及相同驅動電流設定條件下,驅動器端之功率損耗及馬達端功率損耗計算如下:

(1) 驅動IC之Pd1~4 = I2R*2 相 = 1.4*1.4*(0.32+0.32)*2 = 1.96*0.64*2 = 1.25*2 = 2.5瓦

(2) 驅動IC之Pd5 = I2R *2 相 = 1*1*(0.32+32)*2 = 0.64*2 = 1.28瓦

(3) 馬達Pm5 = I2R *2 相 = 1*1*4.2*2 = 4瓦

(4) 組合1馬達Pm1_1~4 = I2R *2 相 = 1.4*1.4*4*2 = 1.96*8 = 15.68瓦

(5) 組合2馬達Pm2_1~4 = I2R *2 相 = 1.4*1.4*1.2*2 = 1.96*2.4 = 4.7瓦

(6) 驅動IC總功率損耗Pd_ic1-5 = Pd1~4*4+Pd5 = 2.5*4+1.28 = 12.28瓦

(7) 驅動器本身基礎功率損耗Pd-5p

 組合1運轉輸入功率P1_in = V*I = 24*3.6 = 86.4瓦

總輸出功率Pout1 = 馬達功率損耗+驅動器功率損耗 = Pm1_1~4*4+Pm5+Pd_ic1-5+Pd-5p

                                   = 15.68*4+8.4 +12.28 + Pd-5p = 62.72 + 20.68 + Pd-5p = 83.4 +Pd-5p

能量不滅下 Pd-5p = P1_in-83.4 = 86.4-83.4 = 3瓦

組合2運轉輸入功率P2_in = V*I = 24*1.75 = 42瓦

總輸出功率Pout2 = 馬達功率損耗+驅動器功率損耗 = Pm2_1~4*4+Pm5+Pd_ic1-5+Pd-5p

                                    = 4.7*4+8.4+12.28+3 = 18.8+20.68+3 = 42.48瓦

能量不滅下P2_in = Pout2,42瓦≒42.48瓦

(*各種數據都會有誤差值,包含各V、I、R,上列之P2_in<Pout2乃誤差值所致。

PS1:物件設計正常都有其標準指定用途,一般在非指定用途的能量轉換上,皆定義為損耗。

(如:上述為空載測試,即馬達並沒有對負載做任何<功>,輸出皆轉為熱…效率 = 0。

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