如何更大限度減少步進電機發(fā)熱?
首先,要了解步進電機發(fā)熱的原因
對于各類步進電機,其內(nèi)部都是由鐵芯和繞組線圈組成。 繞組有電阻,通電就會產(chǎn)生損耗。 損耗與電阻和電流的平方成正比。 這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(chǎn)生諧波損耗; 鐵心具有磁滯現(xiàn)象,渦流效應在交變磁場中也會產(chǎn)生損耗,其大小與材料、電流、頻率、電壓有關(guān),稱為鐵損。 銅損和鐵損都會以熱量的形式表現(xiàn)出來,影響電機的效率。 步進電機一般追求定位精度和扭矩輸出。 效率比較低,電流一般比較大,諧波含量較高。 交流電機很嚴重。
此外,將步進電機的發(fā)熱控制在合理范圍內(nèi)
電機發(fā)熱允許的程度主要取決于電機內(nèi)部絕緣水平。 高溫(130度以上)內(nèi)部絕緣性能會被破壞。 所以只要內(nèi)部不超過130度,電機就不會損壞,而此時表面溫度會在90度以下。 因此,步進電機的表面溫度在70-80度是正常的。 簡單的測溫方法用點溫計很有用,也可以粗略判斷:用手觸摸1-2秒以上,不超過60度; 只能用手觸摸,大約70-80度; 如果加熱則在90度以上; 當然也可以用測溫槍來檢測。
三,步進電機發(fā)熱隨速度變化的情況
采用恒流驅(qū)動技術(shù)時,步進電機在靜態(tài)和低速下,電流會維持相對恒定,以保持恒力矩輸出。速度高到一定程度,電機內(nèi)部反電勢升高,電流將逐步下降,力矩也會下降。因此,因銅損帶來的發(fā)熱情況就與速度相關(guān)了。靜態(tài)和低速時一般發(fā)熱高,高速時發(fā)熱低。但是鐵損(雖然占的比例較?。┳兓那闆r卻不盡然,而電機整個的發(fā)熱是二者之和,所以上述只是一般情況。
四,發(fā)熱帶來的影響
電機發(fā)熱雖然一般不會影響電機的壽命,對大多數(shù)客戶來說沒必要理會。但是,嚴重的發(fā)熱會帶來一些負面影響。如電機內(nèi)部各部分熱膨脹系數(shù)不同導致結(jié)構(gòu)應力的變化和內(nèi)部氣隙的微小變化,會影響電機的動態(tài)響應,高速會容易失步。又如有些場合不允許電機的過度發(fā)熱,如醫(yī)療器械和高精度的測試設備等。因此對電機的發(fā)熱應當進行必要的控制。
五,減少電機的發(fā)熱
減少發(fā)熱就是減少銅損和鐵損。 降低銅損有兩個方向,降低電阻和電流。 這就要求選型時應盡可能選擇電阻小、額定電流低的電機。 對于兩相電機,可以串聯(lián)使用的電機不需要并聯(lián)。 但這往往與扭矩和高轉(zhuǎn)速的要求相沖突。 對于所選電機,應充分利用驅(qū)動器的自動半流控制功能和脫機功能。 前者在電機靜止時自動降低電流,后者只是簡單地切斷電流。 另外,由于細分驅(qū)動器的電流波形接近正弦波,諧波較少,電機產(chǎn)生的熱量也較少。 降低鐵損的方法不多,與電壓等級有關(guān)。 雖然高壓驅(qū)動電機會改善高速特性,但也會增加發(fā)熱量。 因此,應選擇合適的驅(qū)動電壓電平,兼顧高速性和穩(wěn)定性。