Was sind Resonanzen?
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Jeder Schrittmotor stellt mit seinem Rotorträgheitsmoment und den magnetischen Haltekräften ein gedämpft schwingendes System mit geringer Eigendämpfung dar. Dadurch können Schwingungen angeregt werden, welche die eigentlichen Schrittbewegungen überlagern und es kann zu einem Drehmomentabfall, Schrittverlust oder sogar Drehrichtungswechsel kommen.
Man kann sich also Schrittmotoren ähnlich wie Synchronmotoren oder wie ein Feder-Schwingsystem vorstellen, in dem der Rotor dem Erregerfeld in engen Grenzen folgt. Je höher das Erregerfeld, desto höher die Steifigkeit und desto ausgeprägter sind die Schwingneigung und Eigenresonanzfrequenz.
In den Eigenresonanzen verliert der Rotor das Statordrehfeld bzw. die Synchronität und es stellt sich ein stärkerer Drehmomentverlust ein, sodass der Motor nach kurzer Zeit ausrastet, in der Regel auch nicht mehr einrasten kann und stehen bleibt. Wird nun ein Motor in der Nähe der Eigenresonanzfrequenz betrieben, so kann sich der Rotor „aufschaukeln“ bzw. aufschwingen und der Motor fällt außer Tritt. Resonanzen gehen einher mit einem starken Laufgeräusch.
Schrittmotoren sollten deshalb im Idealfall mit angeflanschter Last betrieben werden. Diese Grundlast, die einer Dämpfung entspricht, reicht oft schon aus, um sowohl einen resonanzärmeren Lauf als auch ein sicheren Frequenz-Hochlauf zu ermöglichen. In äußerst seltenen Fällen kann der Motor seine Synchronität in der nächsten Drehfeldphase wieder erlangen. Aaufgrund einer kurzen Überlast bzw. Überschwingen in pos. oder negativer Drehrichtung fällt der Rotor in die nächste stabile Drehfeldposition.
Da die Resonanz bei Schrittmotoren konstruktionsbedingt ist, lässt sie sich durch Anwendung spezieller Verfahren nur reduzieren oder teilweise eliminieren.
