步進(jìn)電機(jī)作為一種數(shù)字式執(zhí)行元件,在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。許多用戶(hù)朋友在使用步進(jìn)電機(jī)的時(shí)候,
感覺(jué)電機(jī)工作時(shí)有較大的發(fā)熱,心存疑慮,不知這種現(xiàn)象是否正常。實(shí)際上發(fā)熱是步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)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(jī)發(fā)
1,步進(jìn)電機(jī)為什么會(huì)發(fā)熱?
任何電機(jī)都會(huì)發(fā)熱,只是發(fā)熱程度不同罷了。對(duì)于各種步進(jìn)電機(jī)而言,內(nèi)部都是由鐵芯和繞組線(xiàn)圈組成的。繞組有電阻,
通電會(huì)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(shuō)的銅損,如果電流不是標(biāo)準(zhǔn)的直流或正弦波,
還會(huì)產(chǎn)生諧波損耗;鐵心有磁滯渦流效應(yīng),在交變磁場(chǎng)中也會(huì)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(huì)以發(fā)熱的形式表現(xiàn)出來(lái),從而影響電機(jī)的效率。步進(jìn)電機(jī)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(jī)普遍存在發(fā)熱情況,且情況比一般交流電機(jī)嚴(yán)重。
3,步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱的合理范圍?
電機(jī)發(fā)熱允許到什么程度,主要取決于電機(jī)內(nèi)部絕緣等級(jí)。內(nèi)部絕緣性能在高溫下(130度以上)才會(huì)被破壞。
所以只要內(nèi)部不超過(guò)130度,電機(jī)便不會(huì)損壞,而這時(shí)表面溫度會(huì)在90度以下。所以,步進(jìn)電機(jī)表面溫度在70-80度都是正常的
簡(jiǎn)單的溫度測(cè)量方法有用點(diǎn)溫計(jì)的,也可以粗略判斷:用手可以觸摸1-2秒以上,不超過(guò)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。
4,步進(jìn)電機(jī)工作方式不同,發(fā)熱也不同。
遇采用恒流驅(qū)動(dòng)技術(shù)時(shí),步進(jìn)電機(jī)在靜態(tài)和低速下,電流會(huì)維持相對(duì)恒定,以保持恒力矩輸出。速度高到一定程度,
電機(jī)內(nèi)部反電勢(shì)升高,電流將逐步下降,力矩也會(huì)下降。因此,因銅損帶來(lái)的發(fā)熱情況就與速度相關(guān)了。靜態(tài)和低速時(shí)一般發(fā)熱高,
高速時(shí)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(jī)整個(gè)的發(fā)熱是二者之和,所以上述只是一般情況。
5,步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱會(huì)影響步進(jìn)電機(jī)的工作壽命嗎?
電機(jī)發(fā)熱雖然一般不會(huì)影響電機(jī)的壽命,對(duì)大多數(shù)客戶(hù)來(lái)說(shuō)沒(méi)必要理會(huì)。但是,嚴(yán)重的發(fā)熱會(huì)帶來(lái)一些負(fù)面影響。
如電機(jī)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(huì)影響電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng),高速會(huì)容易失步。
又如有些場(chǎng)合不允許電機(jī)的過(guò)度發(fā)熱,如醫(yī)療器械和高精度的測(cè)試設(shè)備等。因此對(duì)電機(jī)的發(fā)熱應(yīng)當(dāng)進(jìn)行必要的控制。
我們的步進(jìn)電機(jī)用在鋼鐵機(jī)器人上,環(huán)境溫度100多度,至今工作正常。
6,步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱問(wèn)題的解決方案?
1,如果步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器有自動(dòng)半流模式,盡量讓其工作在半流狀態(tài),因?yàn)榇藭r(shí)步進(jìn)電機(jī)全流工作發(fā)熱最大 。
2,如果負(fù)載力矩范圍允許的情況下,可以把電機(jī)額定電流降下來(lái),比如5A電機(jī),讓其工作在4A狀態(tài)下;
步進(jìn)電機(jī)的工作電壓越高,其高速
3,選擇低電阻,低電流的步進(jìn)電機(jī),減少銅損和鐵損。
4,加裝風(fēng)機(jī),強(qiáng)制散熱。