如何盡量減少步進電機發熱現象?
發布時間:2022-11-03瀏覽次數:25
一、要了解步進電機為什么會發熱。
對于各種步進電機,內部由鐵芯和繞組線圈組成。繞組電阻大,通電就會產生損耗,損耗與電阻和電流的平方成正比,也就是我們常說的銅損。如果電流不是標準的直流或正弦波,也會產生諧波損耗;鐵芯中存在磁滯渦流效應,在交變磁場中也會產生損耗。其大小與材料、電流、頻率、電壓有關,稱為鐵損。銅損和鐵損會以熱量的形式表現出來,影響電機的效率。步進電機一般追求定位精度和轉矩輸出,效率低,電流大,諧波成分高,電流的交變頻率也隨轉速變化。所以步進電機一般都會發熱,情況比一般交流電機更嚴重。
二、步進電機的發熱被控制在合理的范圍內。
電機發熱的允許程度主要取決于電機的內部絕緣等級。只有在高溫下(130度以上),內部絕緣性能才會被破壞。所以只要內部溫度不超過130度,電機就不會損壞,表面溫度在90度以下。所以步進電機表面溫度在70-80度是正常的。簡單的測溫方法,用點溫度計大致可以判斷:可以用手觸摸1-2秒以上,但不能超過60度;只能用手摸,大概70-80度;幾滴水迅速蒸發,溫度在90度以上;當然也可以用測溫qiang檢測。
三、步進電機發熱隨速度變化
采用恒流驅動技術時,步進電機在靜止和低速時電流會保持相對恒定,從而保持恒定的轉矩輸出。當轉速達到一定程度時,電機內部反電動勢會增大,電流逐漸減小,轉矩也會減小。因此,銅損引起的發熱與速度有關。一般來說,靜態和低速時發熱高,高速時發熱低。但是鐵損的變化(雖然占的比例很小)并不總是這樣,電機整體發熱是兩者之和,所以以上只是一般情況。
四、發燒的影響
雖然電機發熱一般不會影響電機的壽命,但是大部分客戶沒必要去關注。但是,嚴重發燒會帶來一些負面影響。如果電機各部分的熱膨脹系數不同,結構應力會發生變化,內部氣隙也會發生微小變化,影響電機的動態響應,在高速時容易失步。再比如有些場合不允許電機過熱,比如醫療器械、高精度測試設備等。因此,應該控制電機的發熱。
五、降低電機發熱。
減少熱量就是減少銅損和鐵損。降低銅損有兩種方法,即降低電阻和電流。這就要求在選型時盡量選擇低電阻、低額定電流的電機。對于兩相電機,當可以使用串聯電機時,不需要并聯電機。但這往往與扭矩和高轉速的要求相沖突。對于所選電機,應充分利用驅動器的自動半流控制功能和離線功能。前者在電機處于靜止狀態時自動減小電流,后者則只是切斷電流。另外,由于細分驅動器的電流波形接近正弦,諧波少,電機發熱少。降低鐵損的方法不多,電壓高低與之有關。高壓驅動電機雖然會提高高速特性,但也會增加發熱量。所以要選擇合適的驅動電壓電平,要考慮到高速、穩定、發熱、噪聲等指標。
對于各種步進電機,內部由鐵芯和繞組線圈組成。繞組電阻大,通電就會產生損耗,損耗與電阻和電流的平方成正比,也就是我們常說的銅損。如果電流不是標準的直流或正弦波,也會產生諧波損耗;鐵芯中存在磁滯渦流效應,在交變磁場中也會產生損耗。其大小與材料、電流、頻率、電壓有關,稱為鐵損。銅損和鐵損會以熱量的形式表現出來,影響電機的效率。步進電機一般追求定位精度和轉矩輸出,效率低,電流大,諧波成分高,電流的交變頻率也隨轉速變化。所以步進電機一般都會發熱,情況比一般交流電機更嚴重。
二、步進電機的發熱被控制在合理的范圍內。
電機發熱的允許程度主要取決于電機的內部絕緣等級。只有在高溫下(130度以上),內部絕緣性能才會被破壞。所以只要內部溫度不超過130度,電機就不會損壞,表面溫度在90度以下。所以步進電機表面溫度在70-80度是正常的。簡單的測溫方法,用點溫度計大致可以判斷:可以用手觸摸1-2秒以上,但不能超過60度;只能用手摸,大概70-80度;幾滴水迅速蒸發,溫度在90度以上;當然也可以用測溫qiang檢測。
三、步進電機發熱隨速度變化
采用恒流驅動技術時,步進電機在靜止和低速時電流會保持相對恒定,從而保持恒定的轉矩輸出。當轉速達到一定程度時,電機內部反電動勢會增大,電流逐漸減小,轉矩也會減小。因此,銅損引起的發熱與速度有關。一般來說,靜態和低速時發熱高,高速時發熱低。但是鐵損的變化(雖然占的比例很小)并不總是這樣,電機整體發熱是兩者之和,所以以上只是一般情況。
四、發燒的影響
雖然電機發熱一般不會影響電機的壽命,但是大部分客戶沒必要去關注。但是,嚴重發燒會帶來一些負面影響。如果電機各部分的熱膨脹系數不同,結構應力會發生變化,內部氣隙也會發生微小變化,影響電機的動態響應,在高速時容易失步。再比如有些場合不允許電機過熱,比如醫療器械、高精度測試設備等。因此,應該控制電機的發熱。
五、降低電機發熱。
減少熱量就是減少銅損和鐵損。降低銅損有兩種方法,即降低電阻和電流。這就要求在選型時盡量選擇低電阻、低額定電流的電機。對于兩相電機,當可以使用串聯電機時,不需要并聯電機。但這往往與扭矩和高轉速的要求相沖突。對于所選電機,應充分利用驅動器的自動半流控制功能和離線功能。前者在電機處于靜止狀態時自動減小電流,后者則只是切斷電流。另外,由于細分驅動器的電流波形接近正弦,諧波少,電機發熱少。降低鐵損的方法不多,電壓高低與之有關。高壓驅動電機雖然會提高高速特性,但也會增加發熱量。所以要選擇合適的驅動電壓電平,要考慮到高速、穩定、發熱、噪聲等指標。
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