Sonido de alta frecuencia del motor paso a paso

Question

Estoy utilizando un motor paso a paso para una configuración de pórtico. Cuando hago funcionar el motor por encima de ciertas velocidades, en este caso 4rev/seg, produce una especie de silbido de alta frecuencia. Es un motor de 4,5A y lo estoy haciendo funcionar con 24V.

Si hago funcionar el motor a 48V, consigo reducir bastante el sonido de las altas frecuencias, de hecho tengo que subir a 6rev/seg para que esté a niveles audibles/molestos.

Mi conjetura inicial es que a 48V el stepper es capaz de generar más par motor ya que la corriente en las bobinas es capaz de superar el back EMF y subir a niveles más altos que en 24V. Es esta una suposición correcta o hay algo más?

No creo que el motor esté defectuoso ya que he probado varios motores diferentes con la misma potencia de 4,5A y todos tienen un punto en la velocidad donde empiezan a producir el ruido de alta frecuencia.

Answer 1

La mayoría de los controladores de paso limitan la corriente "cortando" su salida de accionamiento a cierta frecuencia. Aunque la frecuencia real parezca estar ligeramente fuera del rango de la audición humana, a menudo se puede escuchar como un gemido. Podrías verificar que el corte de corriente está relacionado aplicando un par de torsión (es decir, ¡agarrar el eje con los dedos!) y ver si las características del silbido varían. El hecho de que varíe con la velocidad también es un buen indicador.

Su controlador puede tener algún tipo de ajuste para la frecuencia de corte (en los controladores más antiguos se ajustaba mediante un RC externo que era impulsado por un oscilador interno). Algunos tienen una entrada directa para esto (para encadenar varios controladores, pero también puedes manejarlo tú mismo). Cambiar el límite de corriente o el voltaje de entrada también dará lugar a un comportamiento de corte diferente.

Answer 2

OP::Mi conjetura inicial es que a 48V el stepper es capaz de generar más par ya que la corriente en las bobinas es capaz de superar el back EMF y subir a niveles más altos que en 24V.

Mi comentario: la potencia neta entregada al eje depende únicamente de las tensiones de contrafase y de las corrientes de las bobinas. El par depende del producto de las corrientes de las bobinas y del cambio relativo de la inductancia mutua entre el estator y el rotor. En cualquier caso, si su tensión de enlace de corriente continua es inferior al pico de las contrafuerzas, el controlador tendrá que trabajar en una región conocida como sobremodulación, y las corrientes de fase no serán bonitas (alta THD, muchos armónicos) y eso podría producir fácilmente ruido a frecuencias audibles. Un voltaje más alto le da al regulador más ancho de banda para jugar y regular mejor las corrientes.

Las velocidades más altas del motor generan retroemisiones de mayor magnitud y mayor frecuencia mecánica/eléctrica. El espectro armónico de las corrientes que podrían proporcionar un par medio se desplaza así a frecuencias más altas en las que la resonancia mecánica inducida ya no molesta al oído humano.

Answer 3

Si tiene 1,8 grados por paso, eso significa 200 pasos por revolución. A 4 rpm, la conmutación entre fases se produce a 13,3 Hz, que es demasiado baja para la audición normal. Sin embargo, los sobretonos de esta conmutación pueden ser audibles. Por lo tanto, si el problema no es la frecuencia de corte, y el problema no es la frecuencia de micropaso (a menudo audible en equipos accionados por CNC cuando se mantiene la posición), entonces el problema puede ser los sobretonos de la función fundamental de los motores paso a paso.

¿Hay alguna razón en particular por la que estés utilizando motores paso a paso, en lugar de motores de corriente continua con codificadores? Puede ser que los motores de CC con engranajes puedan funcionar con un perfil audible diferente.