Аналіз причин нагрівання крокового двигуна

Причина перша.

Одна з найбільш значущих перевагкрокові двигуни– це точне керування, якого можна досягти в системі з розімкнутим циклом. Керування з розімкнутим циклом означає, що не потрібна інформація зворотного зв'язку про положення (ротора).

Таке керування дозволяє уникнути використання дорогих датчиків та пристроїв зворотного зв'язку, таких як оптичні енкодери, оскільки для визначення положення (ротора) потрібно відстежувати лише вхідні крокові імпульси. Нещодавно деякі клієнти звернулися до наших інженерів-мотористів Shangshe, що крокові двигуни також схильні до нагрівання, тож як вирішити цю ситуацію? 

1, зменшитикроковий двигунНагрівання, зменшення нагрівання полягає у зменшенні втрат міді та заліза. Зменшення втрат міді у двох напрямках зменшує електричну напругу та струм, що вимагає вибору малого опору та якомога меншого номінального струму при використанні двигуна, двофазного крокового двигуна, який можна використовувати послідовно, а не паралельно, але це часто суперечить вимогам крутного моменту та високої швидкості.

2. Для вибраного двигуна слід повною мірою використовувати функцію автоматичного керування половинним струмом приводу та функцію автономного режиму. Перша функція автоматично зменшує струм, коли двигун перебуває у стані спокою, а друга просто відключає струм.

3, крім того, кроковий двигун з поділом двигуна через те, що форма хвилі струму близька до синусоїдальної, менше гармонік, і нагрівання двигуна менше. Існує кілька способів зменшити втрати в сталі, пов'язані з цим з рівнем напруги, високовольтний двигун приводу, хоча й призведе до збільшення високошвидкісних характеристик, але також призведе до збільшення тепловиділення. 

4, слід вибрати відповідний рівень напруги приводного двигуна, враховуючи високу смугу частот, плавність та тепло, шум та інші показники.

Причина друга.

Хоча нагрівання крокового двигуна зазвичай не впливає на термін служби двигуна, більшості користувачів не потрібно звертати на це увагу. Однак воно може мати деякі серйозні негативні наслідки. Наприклад, зміни внутрішнього коефіцієнта теплового розширення кожної частини крокового двигуна внаслідок різних структурних напружень та невеликі зміни внутрішнього повітряного зазору впливають на динамічну характеристику крокового двигуна, що призводить до легкої втрати кроку на високій швидкості. Іншим прикладом є те, що в деяких випадках крокові двигуни не допускають надмірного нагрівання, наприклад, медичні прилади та високоточне випробувальне обладнання. Тому нагрівання крокового двигуна необхідно контролювати. Нагрівання двигуна спричиняється цими факторами.

1, струм, встановлений драйвером, більший за номінальний струм двигуна

2, швидкість двигуна занадто висока

3. Сам двигун має велику інерцію та крутний момент позиціонування, тому навіть робота на середній швидкості буде нагріватися, але це не впливає на термін служби двигуна. Точка розмагнічування двигуна знаходиться в межах 130-200 ℃, тому для двигуна при 70-90 ℃ це нормальне явище, якщо температура нижче 130 ℃, зазвичай це не проблема. Якщо ви дійсно відчуваєте перегрів, струм приводу встановлюється приблизно на 70% від номінального струму двигуна або швидкості двигуна, щоб дещо зменшити його.

Причина третя.

Кроковий двигун як цифровий виконавчий елемент широко використовується в системах керування рухом. Багато користувачів та друзів, які використовують крокові двигуни, вважають, що двигун працює з великим нагріванням, мають сумніви та не знають, чи це явище нормальне. Насправді, нагрівання є поширеним явищем для крокових двигунів, але який ступінь нагрівання вважається нормальним, і як мінімізувати нагрівання крокового двигуна?

 

Далі ми зробимо деяку просту класифікацію, яка, сподіваємося, буде корисною в реальній роботі та практичних застосуваннях:.

1 принцип нагрівання двигуна

Зазвичай ми бачимо всілякі двигуни, внутрішній осердя та обмотка котушки. Обмотка має опір, під напругою створює втрати, розмір втрат та опір, а також квадрат струму пропорційні втратам, що часто називають втратами в міді. Якщо струм не є стандартним постійним або синусоїдальним, але також має гармонічні втрати; осердя має гістерезисний ефект вихрових струмів, у змінному магнітному полі також виникають втрати, розмір матеріалу, струм, частота, напруга, що називається втратами в залізі. Втрати в міді та залізі проявляються у вигляді тепла, що впливає на ефективність двигуна. Крокові двигуни зазвичай прагнуть точності позиціонування та вихідного крутного моменту, ефективність відносно низька, струм зазвичай відносно великий, а високі гармонічні складові змінюються, частота змінного струму також змінюється зі швидкістю, тому крокові двигуни зазвичай нагріваються, і ситуація серйозніша, ніж у звичайних двигунів змінного струму.

2 крокові двигуни з розумним діапазоном нагрівання

Допустимий ступінь нагрівання двигуна значною мірою залежить від рівня внутрішньої ізоляції двигуна. Внутрішня ізоляція руйнується лише за високих температур (вище 130 градусів). Тому, якщо внутрішня температура не перевищує 130 градусів, кільце двигуна не пошкодиться, а температура поверхні буде нижче 90 градусів. Тому температура поверхні крокового двигуна в межах 70-80 градусів є нормальною. Простий метод вимірювання температури за допомогою точкового термометра також може приблизно визначити: якщо торкатися рукою більше 1-2 секунд, не більше 60 градусів; якщо торкатися лише рукою, це близько 70-80 градусів; кілька крапель води швидко випаровуються, це більше 90 градусів.

3-ступінчастий підігрів двигуна зі зміною швидкості

Під час використання технології керування постійним струмом кроковий двигун на статичній та низькій швидкості залишатиметься постійним, щоб підтримувати постійний вихідний крутний момент. Коли швидкість досягає певного рівня високої, внутрішній протипотенція двигуна зростає, струм поступово падає, а крутний момент також падає. Тому нагрівання через втрати в міді залежатиме від швидкості. Статична та низька швидкість зазвичай генерують високий нагрів, тоді як висока швидкість генерує низький нагрів. Однак втрати в сталі (хоча й менша частка) змінюються не однаково, і загальне нагрівання двигуна є сумою цих двох факторів, тому вищезазначене є лише загальною ситуацією.

4 тепло, спричинене ударом

Хоча нагрівання двигуна зазвичай не впливає на термін служби двигуна, більшості клієнтів не потрібно звертати на це увагу. Однак це може мати певні серйозні негативні наслідки. Наприклад, різні коефіцієнти теплового розширення внутрішніх частин двигуна призводять до змін структурних напружень, а невеликі зміни внутрішнього повітряного зазору впливають на динамічну реакцію двигуна, що призводить до втрати темпу на високій швидкості. Іншим прикладом є те, що в деяких випадках надмірне нагрівання двигуна не допускається, наприклад, у медичному обладнанні та високоточному випробувальному обладнанні. Тому тепловиділення двигуна слід контролювати за потреби.

 5 Як зменшити нагрівання двигуна

Зменшення тепловиділення полягає у зменшенні втрат у міді та втрат у залізі. Зменшення втрат у міді у двох напрямках зменшує опір та струм, що вимагає вибору малого опору та якомога меншого номінального струму при роботі двигуна. Двофазний двигун може використовувати двигун послідовно без паралельного підключення двигуна. Але це часто суперечить вимогам крутного моменту та високої швидкості. Для вибраного двигуна слід повністю використовувати функцію автоматичного керування половинним струмом приводу та функцію автономного режиму. Перша автоматично зменшує струм, коли двигун знаходиться у стані спокою, а друга просто відключає струм. Крім того, у розподіленому приводі, оскільки форма хвилі струму близька до синусоїдальної, менше гармонік, нагрівання двигуна також буде меншим. Існує кілька способів зменшення втрат у залізі, і рівень напруги пов'язаний з цим. Хоча двигун, що працює від високої напруги, забезпечить покращення високошвидкісних характеристик, він також забезпечить збільшення тепловиділення. Тому слід вибирати відповідний рівень напруги приводу, враховуючи високу швидкість, плавність ходу та тепловиділення, шум та інші показники.

Для всіх типів крокових двигунів внутрішня частина складається із залізного осердя та обмотки. Обмотка має опір, під напругою створює втрати, розмір яких пропорційний квадрату опору та струму, що часто називають мідним метеором. Якщо струм не є стандартним постійним або синусоїдальним, але також має гармонічні втрати; осердя має гістерезисний ефект вихрових струмів, що також призводить до втрат у змінному магнітному полі, розмір матеріалу, струм, частота, напруга, що називається втратами в залізі. Втрати в міді та залізі проявляються у вигляді тепла, що впливає на ефективність двигуна. Крокові двигуни зазвичай прагнуть точності позиціонування та вихідного крутного моменту, їх ефективність відносно низька, струм зазвичай відносно великий, а високі гармонічні складові змінюються разом зі швидкістю, тому крокові двигуни зазвичай нагріваються, і ситуація серйозніша, ніж у звичайних двигунів змінного струму.