無刷步進(jìn)電機(jī)作為數(shù)字執(zhí)行行元件,無刷步進(jìn)電機(jī)廣泛用于運動控制系統(tǒng)。當(dāng)許多用戶和朋友使用步進(jìn)電機(jī)時,電機(jī)在工作時有很大的熱量。目前尚不清楚這種現(xiàn)象是否正常。事實上,熱量是無刷步進(jìn)電機(jī)的常見現(xiàn)象,但是什么樣的熱量是正常的,如何最大限度地減少無刷步進(jìn)電機(jī)的發(fā)熱?以下是一些簡單的分析。
1、為什么無刷步進(jìn)電機(jī)會升溫
對于各種無刷步進(jìn)電機(jī),內(nèi)部由鐵芯和繞組線圈組成。繞組有電阻,功率會產(chǎn)生損耗。損耗的大小與電阻和電流的平方成正比。這就是我們常說的銅隕。如果電流不是標(biāo)準(zhǔn)的直流或正弦波,它也會產(chǎn)生諧波損耗;磁芯具有遲滯渦流效應(yīng)也會導(dǎo)致交變磁場的損耗,其大小與材料,電流,頻率和電壓有關(guān)。這被稱為鐵損。銅損和鐵損均以熱量的形式表現(xiàn)出來,這會影響電動機(jī)的效率。步進(jìn)電機(jī)一般追求定位精度和轉(zhuǎn)矩輸出,效率相對較低,電流一般較大,諧波分量較高,交流電頻率也隨轉(zhuǎn)速變化。因此,無刷步進(jìn)電動機(jī)通常具有發(fā)熱狀態(tài),并且情況更普遍。交流電機(jī)很嚴(yán)重。
2、無刷步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱的合理規(guī)范
允許電動機(jī)升溫的程度主要取決于電動機(jī)的內(nèi)部絕緣等級。內(nèi)部絕緣性能在高溫(130度以上)下被破壞。因此,只要內(nèi)部溫度不超過130度,電機(jī)就不會受損,表面溫度會低于90度。因此,無刷步進(jìn)電機(jī)表面溫度正常在70-80度。簡單的溫度測量方法對點溫度計很有用。它也可以粗略地判斷:它可以用手觸摸超過1-2秒,不超過60度;它只能用手觸摸,大約70-80度;滴幾滴水迅速氣化,即90度以上。
3、無刷步進(jìn)電機(jī)加熱隨速度變化
采用恒流驅(qū)動技術(shù),步進(jìn)電機(jī)在靜態(tài)和低速時都保持相對恒定的電流,以保持恒定的扭矩輸出。當(dāng)速度高到一定程度時,電動機(jī)的內(nèi)部反電動勢上升,電流逐漸減小,扭矩也會減小。因此,銅損產(chǎn)生的熱量與速度有關(guān)。通常,靜態(tài)和低速時的熱量高,高速時低。然而,鐵損的變化(盡管比例很?。┎⒎强偸侨绱?,并且電動機(jī)的整體熱量是兩者的總和,因此上述僅是一般情況。
4、發(fā)熱的影響
雖然電機(jī)發(fā)熱通常不會影響電機(jī)的使用壽命。然而,嚴(yán)重的發(fā)熱可能會產(chǎn)生一些負(fù)面影響。如果電動機(jī)各部分的熱膨脹系數(shù)不同,則結(jié)構(gòu)應(yīng)力發(fā)生變化,內(nèi)部氣隙的微小變化會影響電動機(jī)的動態(tài)響應(yīng),高速很容易失步。在某些情況下,不允許過度加熱電機(jī),例如醫(yī)療設(shè)備和高精度測試設(shè)備。因此,應(yīng)該對電動機(jī)的加熱進(jìn)行必要的控制。
5、如何減少電機(jī)的發(fā)熱量
減少熱量可減少銅損和鐵損。有兩個方向可以減少銅損,從而減少電陰和電流。這要求在選擇時盡可能選擇電阻小,額定電流小的電動機(jī)。對于兩相電動機(jī),并聯(lián)電動機(jī)可與串聯(lián)電動機(jī)一起使用,但這通常與扭矩和高速的要求相沖突。對于選定的電機(jī),應(yīng)充分利用驅(qū)動器的自動半流量控制功能和離線功能。前者在電機(jī)靜止時自動降低電流,后者只是切斷電流。
此外,由于電流波形接近正弦波,因此細(xì)分驅(qū)動器具有較少的諧波和較少的電機(jī)發(fā)熱。減少鐵損的方法并不多,電壓水平與之相關(guān)。雖然高壓驅(qū)動電動機(jī)將帶來高速特性的改善,但它也帶來了熱量的增加。因此,應(yīng)選擇合適的驅(qū)動電壓等級,同時考慮到高頻段,平滑度和散熱,噪聲等指標(biāo)。
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