步進電機發(fā)熱及其影響
- 發(fā)布時間:??2021-07-26
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1、運動發(fā)熱的主要原因:
我們平時看到的各種電機,里面都有鐵芯和繞組線圈。繞組有電阻,上電會產(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DC或正弦波,也會產(chǎn)生諧波損耗;鐵芯有磁滯渦流效應,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。銅損和鐵損都以熱的形式表現(xiàn)出來,影響電機的效率。步進電機一般追求定位精度和轉(zhuǎn)矩輸出,效率低,電流大,諧波成分高,電流交變的頻率也隨轉(zhuǎn)速變化。所以步進電機普遍發(fā)熱,比普通交流電機更嚴重。
2.步進電機加熱的合理范圍:
電機發(fā)熱的允許程度主要取決于電機的內(nèi)部絕緣水平。高溫(130以上)會破壞內(nèi)部絕緣性能。所以只要內(nèi)部不超過130度,電機就不會損壞環(huán),表面溫度在90度以下。所以步進電機表面溫度70-80度是正常的。一種簡單的測溫方法,可以用點溫度計,也可以粗略判斷:用手觸摸1-2秒以上,不超過60度;只能用手摸,大概70-80度;幾滴水蒸發(fā)很快,90度以上。
3、步進電機發(fā)熱隨速度變化:
當采用恒流驅(qū)動技術(shù)時,步進電機將在靜態(tài)和低速下保持恒流,以保持恒定的扭矩輸出。當轉(zhuǎn)速高到一定程度時,電機中的反電動勢會上升,電流會逐漸減小,轉(zhuǎn)矩也會減小。所以銅損耗引起的發(fā)熱和速度有關(guān)。一般靜態(tài)低速生熱高,高速生熱低。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(fā)熱是兩者之和,所以以上只是一般情況。
4.發(fā)燒的影響:
雖然電機發(fā)熱一般不影響電機的使用壽命,但大部分客戶沒必要關(guān)注。但是嚴重的時候會帶來一些負面影響。比如電機內(nèi)部各部分熱膨脹系數(shù)不同導致的結(jié)構(gòu)應力的變化和內(nèi)部氣隙的微小變化,都會影響電機的動態(tài)響應,高速時容易失步。再比如有些場合不允許電機過熱,比如醫(yī)療儀器、高精度測試設(shè)備等。因此,有必要控制電機的加熱。
5.如何減少電機發(fā)熱:
減少熱量就是減少銅損失和鐵損失。降低銅損有兩個方向,即降低電阻和電流,這就要求在選型時盡可能選擇低電阻、低額定電流的電機。對于兩相電機,串聯(lián)的電機不需要并聯(lián)。但這往往與扭矩和高速的要求相沖突。對于所選電機,應充分利用驅(qū)動器的自動半電流控制功能和離線功能。前者在電機靜止時自動減小電流,后者只是簡單的切斷電流。另外,由于細分驅(qū)動器的電流波形接近正弦,諧波少,電機發(fā)熱少。減少鐵損的方法不多,電壓高低也與之有關(guān)。雖然高壓驅(qū)動的電機的高速特性會得到改善,但也會帶來發(fā)熱的增加。因此,我們應該選擇合適的驅(qū)動電壓水平,考慮到高速、穩(wěn)定、熱和噪聲。
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