步進(jìn)電機啟動后會有一個抑制轉(zhuǎn)動作用的工作電流,,就像是電梯懸停在半空中的狀態(tài),。就是這個電流,會引起電機發(fā)熱,,這個是正?,F(xiàn)象。
1.原因一
步進(jìn)電機最有意義的一個優(yōu)點就是在開環(huán)系統(tǒng)里可以實現(xiàn)精確的控制,。開環(huán)控制意味著不需要關(guān)于(轉(zhuǎn)子)位置方面的反饋信息,。這種控制避免了使用昂貴的傳感器以及象光學(xué)編碼器這樣的反饋設(shè)備,因為只需要跟蹤輸入的步進(jìn)脈沖就可以知道(轉(zhuǎn)子)的位置,。最近部分客戶向我們山社電機工程師反映步進(jìn)電機也容易出現(xiàn)發(fā)熱的問題,,那么遇到這種情況該怎么解決呢?
1、減少步進(jìn)電機發(fā)熱,,減少發(fā)熱就是減少銅損和鐵損,。減少銅損有兩個方向,減少電陰和電流,,這就要求在選型時盡量選擇電阻小和額定電流小的電機,,對兩相步進(jìn)電機,能用串聯(lián)的電機就不用并聯(lián)電機,,但是這往往與力矩和高速的要求相抵觸,。
2、對于已經(jīng)選定的電機,,則應(yīng)充分利用驅(qū)動器的自動半流控制功能和脫機功能,,前者在電機處于靜態(tài)時自動減少電流,后者干脆將電流切斷,。
3,、另外,細(xì)分步進(jìn)電機驅(qū)動器由于電流波形接近正弦,,諧波少,,電機發(fā)熱也會較少。減少鐵損的辦法不多,,電壓等級與之有關(guān),,高壓驅(qū)動電機雖然會帶來高速特性的提升,,但也帶來發(fā)熱的增加。
4,、應(yīng)當(dāng)選擇合適的驅(qū)動電機電壓等級,,兼顧高帶性、平穩(wěn)性和發(fā)熱,、噪音等指標(biāo),。
2.原因二
步進(jìn)電機發(fā)熱雖然一般不會影響電機的壽命,對大多數(shù)客戶沒必要理會,。但是嚴(yán)重時會帶來一些負(fù)面影響,。如步進(jìn)電機內(nèi)部各部分熱膨脹系數(shù)不同導(dǎo)致結(jié)構(gòu)應(yīng)力的變化和內(nèi)部氣隙的微小變化,會影響步進(jìn)電機的動態(tài)響應(yīng),,高速會容易失步,。又如有些場合不允許步進(jìn)電機的過度發(fā)熱,如醫(yī)療器械和高精度的測試設(shè)備等,。因此對步進(jìn)電機的發(fā)熱應(yīng)當(dāng)進(jìn)行必要的控制,。 電機發(fā)熱的原因有這幾個方面:
1、驅(qū)動器所設(shè)的電流比電機的額定電流大
2,、電機的轉(zhuǎn)速過快
3,、電機本身的慣量和定位轉(zhuǎn)矩大,所以即使是中速運轉(zhuǎn)也會發(fā)熱,,但不影響電機的壽命,。電機的退磁點在130-200℃,所以電機在70-90℃屬于正?,F(xiàn)象,,只要小于130℃就一般沒有什么問題,如果真的感覺過熱,,就把驅(qū)動器的電流設(shè)成電機額定電流的70%左右或者電機的轉(zhuǎn)速降低一些,。
3.原因三
步進(jìn)電機作為一種數(shù)字式執(zhí)行元件,在運動控制系統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,。許多用戶朋友在使用步進(jìn)電機的時候,,感覺電機工作時有較大的發(fā)熱,心存疑慮,,不知這種現(xiàn)象是否正常,。實際上發(fā)熱是步進(jìn)電機的一個普遍現(xiàn)象,但怎樣的發(fā)熱程度才算正常,,以及如何盡量減小步進(jìn)電機發(fā)熱呢,?
以下我們?yōu)榇蠹易鲆恍┖唵蔚姆郑M梢栽趯嶋H的工作中得到切實的應(yīng)用:
1,、電機發(fā)熱的原理
我們通常見到的各類電機,,內(nèi)部都是有鐵芯和繞組線圈的。繞組有電阻,,通電會產(chǎn)生損耗,,損耗大小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(biāo)準(zhǔn)的直流或正弦波,,還會產(chǎn)生諧波損耗;鐵心有磁滯渦流效應(yīng),,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),這叫鐵損,。銅損和鐵損都會以發(fā)熱的形式表現(xiàn)出來,,從而影響電機的效率。步進(jìn)電機一般追求定位精度和力矩輸出,,效率比較低,,電流一般比較大,且諧波成分高,,電流交變的頻率也隨轉(zhuǎn)速而變化,,因而步進(jìn)電機普遍存在發(fā)熱情況,且情況比一般交流電機嚴(yán)重,。
2,、步進(jìn)電機發(fā)熱的合理范圍
電機發(fā)熱允許到什么程度,主要取決于電機內(nèi)部絕緣等級,。內(nèi)部絕緣性能在高溫下(130度以上)才會被破壞,。所以只要內(nèi)部不超過130度,電機不會損環(huán),,而這時表面溫度會在90度以下,。所以,步進(jìn)電機表面溫度在70-80度都是正常的,。簡單的溫度測量方法有用點溫計的,,也可以粗略判斷:用手可以觸摸1-2秒以上,不超過60度,;用手只能碰一下,,大約在70-80度;滴幾滴水迅速氣化,則90度以上了,。
3,、步進(jìn)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(jìn)電機在靜態(tài)和低速下,,電流會維持恒定,,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(雖然占的比例較小)變化的情況卻不盡然,而電機整個的發(fā)熱是二者之和,,所以上述只是一般情況,。
4、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)客戶沒必要理會,。但是嚴(yán)重時會帶來一些負(fù)面影響。如電機內(nèi)部各部分熱膨脹系數(shù)不同導(dǎo)致結(jié)構(gòu)應(yīng)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(yīng),,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(shè)備等,。因此對電機的發(fā)熱應(yīng)當(dāng)進(jìn)行必要的控制。
5,、如何減少電機的發(fā)熱
減少發(fā)熱,,就是減少銅損和鐵損。 減少銅損有兩個方向,,減少電阻和電流,,這就要求在選型時盡量選擇電阻小和額定電流小的電機,對兩相電機,,能用串聯(lián)的電機就不用并聯(lián)電機,。但是這往往與力矩和高速的要求相抵觸。對于已經(jīng)選定的電機,,則應(yīng)充分利用驅(qū)動器的自動半流控制功能和脫機功能,,前者在電機處于靜態(tài)時自動減少電流,后者干脆將電流切斷。另外,,細(xì)分驅(qū)動器由于電流波形接近正弦,,諧波少,電機發(fā)熱也會較少,。 減少鐵損的辦法不多,,電壓等級與之有關(guān),,高壓驅(qū)動的電機雖然會帶來高速特性的提升,,但也帶來發(fā)熱的增加。所以應(yīng)當(dāng)選擇合適的驅(qū)動電壓等級,,兼顧高速性,,平穩(wěn)性和發(fā)熱,噪音等指標(biāo),。
對于各種步進(jìn)電機而言,,內(nèi)部都是由鐵芯和繞組線圈組成的。繞組有電阻,,通電會產(chǎn)生損耗,,損耗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,,還會產(chǎn)生諧波損耗;鐵心有磁滯渦流效應(yīng),,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),這叫鐵損,。銅損和鐵損都會以發(fā)熱的形式表現(xiàn)出來,,從而影響電機的效率。步進(jìn)電機一般追求定位精度和力矩輸出,,效率比較低,,電流一般比較大,且諧波成分高,,電流交變的頻率也隨轉(zhuǎn)速而變化,,因而步進(jìn)電機普遍存在發(fā)熱情況,且情況比一般交流電機嚴(yán)重,。