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步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱及帶來的影響
1、電機(jī)發(fā)熱的主要原因:
我們通常見到的各類電機(jī),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(jī)的效率。步進(jìn)電機(jī)一般追求定位精和力矩輸出,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。
2、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,主要取決于電機(jī)內(nèi)部絕緣等。內(nèi)部絕緣性能在高溫下(130以上)才會被破壞。所以只要內(nèi)部不超過130,電機(jī)不會損環(huán),而這時(shí)表面溫會在90以下。所以,步進(jìn)電機(jī)表面溫在70-80都是正常的。簡單的溫測量方法有用點(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60;用手只能碰一下,大約在70-80;滴幾滴水迅速氣化,則90以上了。
3、步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱隨速變化的情況:
采用恒流驅(qū)動技術(shù)時(shí),步進(jìn)電機(jī)在靜態(tài)和低速下,電流會維持恒定,以保持恒力矩輸出。速高到一定程,電機(jī)內(nèi)部反電升高,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(雖然占的比例較小)變化的情況卻不盡然,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。
4、發(fā)熱帶來的影響:
電機(jī)發(fā)熱雖然一般不會影響電機(jī)的壽命,對大多數(shù)客戶沒要理會。但是嚴(yán)重時(shí)會帶來一些負(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,會影響電機(jī)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(jī)的過發(fā)熱,如科研和高精的測試設(shè)備等。因此對電機(jī)的發(fā)熱應(yīng)當(dāng)進(jìn)行要的控制。
5、如何減少電機(jī)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(gè)方向,減少電阻和電流,這就要求在選型時(shí)盡量選擇電阻小和額定電流小的電機(jī),對兩相電機(jī),能用串聯(lián)的電機(jī)就不用并聯(lián)電機(jī)。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(jī),則應(yīng)充分利用驅(qū)動器的自動半流控制功能和脫機(jī)功能,前者在電機(jī)處于靜態(tài)時(shí)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(jī)發(fā)熱也會較少。 減少鐵損的辦法不多,電壓等與之有關(guān),高壓驅(qū)動的電機(jī)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,兼顧高速性,平穩(wěn)性和發(fā)熱,噪音等指標(biāo)。
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