Welke voeding heb ik nodig?

Moderator: Moderators

deargonaut
Berichten: 197
Lid geworden op: 03 aug 2015 11:18
Locatie: Regio Haarlem
Contacteer:

Welke voeding heb ik nodig?

Bericht door deargonaut » 17 nov 2015 13:45

Ha!

Mijn machine begint behoorlijk vorm te krijgen.
De verf zit erop en bijna alle onderdelen zijn binnen.

Nu wil ik graag de voedingen die ik nodig heb bepalen. Echter, ik kom er niet uit. Heb diverse topics doorgelezen, en nog een boel andere artikelen, maar het lijkt wel of iedereen wat anders zegt.
Wellicht kan ik een eenduidig antwoord krijgen op mijn situatie alhier.

Ik gebruik de volgende closed-loop stappenmotoren.

4x Nema 32 (waarvan twee simultaan op de x-as):
- 2-fasig
- Inductie: 3.7 +/- 20% mH (2.96 - 4.44 mH)
- Dit geeft een theoretische maximum voltage van 55 - 142 V (32 x SQRT(inductie), heb ik gebruikt)
- 6 Ampère
- In theorie gebruik ik dan een maximaal wattage van tussen de: 330 - 852 VA

Als ik de motoren op de x-as parallel schakel, las ik, kan ik 2/3 van het totale Amperage nemen als max. Dat zou in dit geval dan: (2 x 6A) x (2/3) = 8A zijn. Het voltage blijft gelijk volgens mij, maar het wattage gaat omhoog naar: 440 - 1136 VA.

2x Nema 23
- 2-fasig
- Inductie: 1.8 +/- 20% (1.44 - 21.6 mH)
- Dit geeft een theoretisch maximum voltage van 38 - 69 V
- 4.2 Ampère
- In theorie gebruik ik dan een maximaal wattage van tussen de: 160 - 290 VA

Kloppen deze berekeningen? Zo niet, hoe kan ik dit dan wèl berekenen?
Nu, ik kan niet echt een voeding vinden die precies dat is, of het dubbele zodat ik de drives in serie kan schakelen.
Wat voor voedingen kan ik het beste gebruiken?

Ik hoor graag van jullie, alvast bedankt!
Groetjes

ps - Ik heb 380VAC tot mijn beschikking
Laatst gewijzigd door deargonaut op 17 nov 2015 14:16, 1 keer totaal gewijzigd.

benkr
Donateur
Berichten: 3498
Lid geworden op: 16 jun 2012 16:32
Locatie: Tilburg
Contacteer:

Re: Welke voeding heb ik nodig?

Bericht door benkr » 17 nov 2015 14:14

Hallo, bijna goed maar niet helemaal.
De range van +/- 20% die jij uitrekent klopt niet maar is verder niet belangrijk, het blijft een vuistregel.
Die (vuist)regel geeft een richting is geen absolute wetenschap en is niet het maximum maar het minimum.
Als je uitgaat van de nominale zelfinductie van 3,7mH dan kom je uit op ca. 60V minimaal.
Als je uitgaat van 1,8mH dan kom je uit op ca. 42V minimaal.
Nu hangt het helemaal af van je drivers welke voedingsspanning je maximaal kunt gaan gebruiken, voor 50 Volt drivers is 45V al aan de hoge kant, voor 80Volt drivers zo ik b.v op zo'n 65 tot 70 Volt gaan zitten.
Voor het vermogen is totaal zo'n 3 a 400Watt ruim voldoende denk ik zo maar als je op zeker wilt spelen kies dan voor 500Watt, dat is heel zeker ruim over-gedimensioneerd.

En, nee je kunt geen drivers in serie schakelen, voor wat de voeding betreft staan ze parallel.
Wat wel kan is dat je b.v. 2 voedingen kiest, voeding 1 voor 2 motoren en voeding 2 voor de 2 andere motoren.

De stroom naar de motoren is niet dezelfde als de stroom die een driver uit de voeding trekt, de voedingsstroom is een gemiddelde van de motorstroom maar ligt in de praktijk toch wel een factor 2 a 3 lager dan de motorstroom schat ik in maar heb het nooit bij een werkende machine gemeten. Deze hangt natuurlijk ook af van de belasting die de motor moet leveren.

Waarschijnlijk zullen je drivers dus de voedingsspanning bepalen. Houd altijd nog 5 tot 10Volt veilige marge aan.

Mocht het nog niet duidelijk zijn dan laat maar weten. Ook ben ik niet de enige die hier op zal reageren dus het komt wel goed denk ik.

deargonaut
Berichten: 197
Lid geworden op: 03 aug 2015 11:18
Locatie: Regio Haarlem
Contacteer:

Re: Welke voeding heb ik nodig?

Bericht door deargonaut » 17 nov 2015 14:48

Dank voor je antwoord!
benkr schreef: De range van +/- 20% die jij uitrekent klopt niet maar is verder niet belangrijk, het blijft een vuistregel.
Die (vuist)regel geeft een richting is geen absolute wetenschap en is niet het maximum maar het minimum.
Als je uitgaat van de nominale zelfinductie van 3,7mH dan kom je uit op ca. 60V minimaal.
Als je uitgaat van 1,8mH dan kom je uit op ca. 42V minimaal.
Die 20% komt van het datasheet van de motor. Ik dacht dat dit 20% en 20% meer kan zijn dan...

Goed de motor heeft dus minimaal 42V nodig en kan maximaal 144V hebben.
Nu hangt het helemaal af van je drivers welke voedingsspanning je maximaal kunt gaan gebruiken, voor 50 Volt drivers is 45V al aan de hoge kant, voor 80Volt drivers zo ik b.v op zo'n 65 tot 70 Volt gaan zitten.
Het datasheet van de driver geeft aan:
Voltage range: 24~80VAC of 30~110VDC. Betekent dit: het aantal volts wat er in gaan, komen er ook weer uit?
Om veilig te blijven wil ik maximaal 100 Volt (DC) naar de driver sturen...? Want je wilt zo hoog mogelijk zitten lijkt me...?
Voor het vermogen is totaal zo'n 3 a 400Watt ruim voldoende denk ik zo maar als je op zeker wilt spelen kies dan voor 500Watt, dat is heel zeker ruim over-gedimensioneerd.
Als ik 100V gebruik en die 6A kom ik op een wattage van 600? Dan zou ik er eentje moeten nemen van 750 Watt?
En, nee je kunt geen drivers in serie schakelen, voor wat de voeding betreft staan ze parallel.
Ja dat bedoelde ik natuurlijk... :shock:
Wat wel kan is dat je b.v. 2 voedingen kiest, voeding 1 voor 2 motoren en voeding 2 voor de 2 andere motoren.
Als ik een voeding kies zoals ik boven heb beschreven dan heeft elke driver een eigen voeding nodig... Correct?
Als ik meerdere drivers aan één voeding wil hangen moet het wattage verhoogd worden? (1 = 750w, 2 = 1500w, etc?)

Leeuwinga
Berichten: 2823
Lid geworden op: 29 apr 2007 15:00
Locatie: Roden
Contacteer:

Re: Welke voeding heb ik nodig?

Bericht door Leeuwinga » 17 nov 2015 15:10

Al vel vaker gezegd.
Neem een trafo (ringkern model) van zeg 300VA
Gelijkrichter en een forse elko , dat is goed om 3-4 stappenmotoren te voeden.
Wisselspanning x 1.4 geeft de gewenste gelijkspanning (DC).
Elke driver vanaf de voeding met seperate +/- kabels voeden.
Bedrijfszeker en goedkoop :?:
Succes
Cees

deargonaut
Berichten: 197
Lid geworden op: 03 aug 2015 11:18
Locatie: Regio Haarlem
Contacteer:

Re: Welke voeding heb ik nodig?

Bericht door deargonaut » 17 nov 2015 15:19

Leeuwinga schreef:Al vel vaker gezegd.
Neem een trafo (ringkern model) van zeg 300VA
Gelijkrichter en een forse elko , dat is goed om 3-4 stappenmotoren te voeden.
Wisselspanning x 1.4 geeft de gewenste gelijkspanning (DC).
Elke driver vanaf de voeding met seperate +/- kabels voeden.
Bedrijfszeker en goedkoop :?:
Succes
Cees
Dank voor je reactie...
Ik kan dat maken natuurlijk, maar ik zou graag snappen hoe ik tot die waardes kom.

Leeuwinga
Berichten: 2823
Lid geworden op: 29 apr 2007 15:00
Locatie: Roden
Contacteer:

Re: Welke voeding heb ik nodig?

Bericht door Leeuwinga » 17 nov 2015 15:20

ik zou graag snappen hoe ik tot die waardes kom
Sommige waarden liggen gewoon vast net als de stelling van Pytagoras :lol:


Gebruikersavatar
DaBit
Donateur
Berichten: 8300
Lid geworden op: 05 dec 2012 13:48
Locatie: Oss

Re: Welke voeding heb ik nodig?

Bericht door DaBit » 17 nov 2015 16:46

deargonaut schreef: Dank voor je reactie...
Ik kan dat maken natuurlijk, maar ik zou graag snappen hoe ik tot die waardes kom.
Dan moet je het toeren-koppel kromme van je motor weten. Kun je uitrekenen hoeveel mechanisch vermogen dat-ie levert.
Efficiency van zo'n stappenmotor is een procent of 70 op z'n piekvermogen. Drive ook zoiets. En dan ga je erachter komen dat voor de motortjes die wij gebruiken je een Watt of 75 nodig hebt. Die motortjes heb je er 3, waarbij er hooguit 2 tegelijk op vol vermogen lopen. Heb je 150W aan DC nodig.
Pak je een ringkern, gelijkrichter en elco, dan moet die trafo vanwege die opzet 1,4x het DC-vermogen kunnen leveren. Dan zit je dus op 210W -> ringkern van 250-300W voldoet uitstekend en bied voldoende veiligheidsmarge.
Overigens is zo'n ringkerntje wat koper en ijzer, niks teers. Als dat tijdelijk 600W moet leveren omdat het wel even druk is met de motortjes dan vind-ie dat niet zo heel erg.

deargonaut
Berichten: 197
Lid geworden op: 03 aug 2015 11:18
Locatie: Regio Haarlem
Contacteer:

Re: Welke voeding heb ik nodig?

Bericht door deargonaut » 17 nov 2015 17:49

Als ik eerlijk ben snap ik het nog steeds niet...

Hoe kan ik de berekeningen aanpassen aan mijn situatie.
Ik gebruik twee soorten motoren, die zijn niet gelijk. De ene is groter en heeft (hoop ik dan toch) meer vermogen nodig.

Het voltage bereken ik door 32 x SQRT(inductie) van de motor te doen.
Hier komen twee maximale voltage-waarde uit (-20% en +20%), waar ik tussen wil blijven, maar zo hoog mogelijk omdat dat motor dan het beste presteert. Correct?

In het geval van de Nema 34: 55 - 142 V
In het geval van de Nema 23: 38 - 69 V

Dan kijk ik naar de drives, ik 'kies' een (DC-)waarde in het bereik van zowel de motor als de drive liggen.
Voor mijn nema 34-drive is de range: 30 - 110 VDC
Voor de nema 23-drive is de range: 24 - 50 VDC

Hier ik wil de hoogste waarde, maar voor de veiligheidsmarge ga ik daar iets onder zitten.
Nema 34-drive: 100V
Nema 23-drive: 45V

Dit voltage is dus wat ik per motor+drive maximaal van de voeding vraag. Correct?

Dan het Amperage, dat is makkelijk.
Die moet minimaal zijn wat de motor nodig heeft, dus:
Nema 34: 6A per motor
Nema 23: 4.2A per motor

Het wattage bereken ik normaliter door VxA te doen. Correct?
DaBit heeft het over een maximale efficiency van 70%.
Het maximale wattage per motor+drive:
Nema 34: 100V x 6A = 600W x 0,70 = 420 W
Nema 23: 45V x 4.2A= 189W x 0,70 = ~133 W

Wat gaat er fout in mijn berekening waardoor ik niet op de waardes kom die genoemd worden???

Gebruikersavatar
DaBit
Donateur
Berichten: 8300
Lid geworden op: 05 dec 2012 13:48
Locatie: Oss

Re: Welke voeding heb ik nodig?

Bericht door DaBit » 17 nov 2015 18:25

deargonaut schreef: Het voltage bereken ik door 32 x SQRT(inductie) van de motor te doen.
Wat zowiezo al een formule is die van Mariss van Geckodrive af komt. Die is hooguit geldig voor zijn drives, en niet noodzakelijkerwijs voor een ander merk/model drive. En die een naanname doet kwa aantal microsteps.
Mijn eigen stepperdrives die ik destijds ontwikkeld heb mogen bij dezelfde inductie een veel hogere spanning hebben omdat de regellussen sneller zijn, totdat je echt 16x of hoger wil microsteppen.

Eigenlijk is Leadshine degene die die 'welke spanning' vraag moet beantwoorden.
Dit voltage is dus wat ik per motor+drive maximaal van de voeding vraag. Correct?
Dat zal wel goed zijn.
Het wattage bereken ik normaliter door VxA te doen. Correct?
Nee, helaas. De stroom door de stappenmotor heeft weinig tot niks te maken met de stroom uit de voeding. Tijdstip 1 stop je er wat in, tijdstip 2 krijg je wat terug, en het verschil is verlies en mechanisch vermogen. Gemiddeld ligt de opgenomen stroom uit de voeding dus een stuk lager dan wat er door de motor gaat.

Je moet echt rekenen met vermogens, niet met stromen en spanningen.

deargonaut
Berichten: 197
Lid geworden op: 03 aug 2015 11:18
Locatie: Regio Haarlem
Contacteer:

Re: Welke voeding heb ik nodig?

Bericht door deargonaut » 17 nov 2015 22:33

Goed dus ik kijk naar het aantal wattage, neem een gemiddelde van 75, hou wat marge. Zodoende heb ik er drie nodig van 300W.
2 van +/-100V
1 van +/- 45V.
Het amperage moet hoger liggen dan 2x het amperage van de motor.

Klopt dit?

Gebruikersavatar
DaBit
Donateur
Berichten: 8300
Lid geworden op: 05 dec 2012 13:48
Locatie: Oss

Re: Welke voeding heb ik nodig?

Bericht door DaBit » 17 nov 2015 23:33

Nee...
Zoals gezegd: het amperage door de motorwindingen heeft VRIJWEL GEEN RELATIE met het amperage dat de voeding moet leveren. De energiestroom is nou eenmaal niet simpelweg zoals bij een lamp, van voeding naar de motor en verder niks.

Je hebt closedloop servo's, dus je hebt ook een koppel vs toerenkarakteristiek. Reken het mechanisch vermogen uit, doe dat maal twee, en je weet grofweg het vermogen dat je voeding moet leveren. Koop je vervolgens een Chinese voeding die niet gemaakt is om motordrives te voeden, dan doe je het nog een keer maal twee.

Ik snap dat je graag een wat gefundeerder antwoord wil, maar dan moet je eerst begrijpen hoe een stepperdrive werkt en dat is een lang verhaal.

deargonaut
Berichten: 197
Lid geworden op: 03 aug 2015 11:18
Locatie: Regio Haarlem
Contacteer:

Re: Welke voeding heb ik nodig?

Bericht door deargonaut » 18 nov 2015 08:44

DaBit schreef:Nee...
Zoals gezegd: het amperage door de motorwindingen heeft VRIJWEL GEEN RELATIE met het amperage dat de voeding moet leveren. De energiestroom is nou eenmaal niet simpelweg zoals bij een lamp, van voeding naar de motor en verder niks.

Je hebt closedloop servo's, dus je hebt ook een koppel vs toerenkarakteristiek. Reken het mechanisch vermogen uit, doe dat maal twee, en je weet grofweg het vermogen dat je voeding moet leveren. Koop je vervolgens een Chinese voeding die niet gemaakt is om motordrives te voeden, dan doe je het nog een keer maal twee.

Ik snap dat je graag een wat gefundeerder antwoord wil, maar dan moet je eerst begrijpen hoe een stepperdrive werkt en dat is een lang verhaal.
Thanks...
Het begint nu wat te dagen...

Echter, ik gebruik geen servomotoren. Maar closed-loop steppers. Maakt dat enig verschil?

Gebruikersavatar
DaBit
Donateur
Berichten: 8300
Lid geworden op: 05 dec 2012 13:48
Locatie: Oss

Re: Welke voeding heb ik nodig?

Bericht door DaBit » 18 nov 2015 09:56

Sorry, ik bedoelde ook steppers ipv servo's. Servo's zijn altijd closed-loop :lol:

Maar heeft Leadshine geen documentatie over dit onderwerp? Die closed-loop steppers worden toch meestal als setje van motor+drive verkocht dus die data zouden ze moeten hebben lijkt me.

Plaats reactie