怎样看待步进电机的发热现象? ( 1) 电机的发热原理: 我们通常见到的各类电机,内部都是有铁芯和绕组线圈的,通电时绕组中的电阻就会产生损耗,即铜损,如果电流不是标准的直流或正弦波,还会产生谐波损耗;另外,铁心在交变磁场中还会产生磁滞涡流损耗,其大小与材料、电流、频率、电压有关,称之为铁损。铜损和铁损都会以发热的形式表现出来,从而影响电机的效率。
( 2) 步进电机发热的合理范围: 步进电机强调定位精度和力矩输出,一般电流较大效率较低,电流交变频率随转速而变化,谐波成分较高,因而步进电机的发热情况比一般交流电机严重。 电机的发热允许程度主要取决于内部绝缘等级,只要内部不超过130度,电机一般不会损环,此时电机的表面温度不会超过90度,步进电机表面温度在70-80度都属于正常范围。 (3)步进电机发热随速度变化的情况: 采用恒流驱动技术时,步进电机在静态和低速下,电流会维持恒定以保持恒力矩输出。当速度升高到一定程度时,随着电机内部反电势升高,电流会逐步下降,力矩也随之下降。因此,静态和低速时一般发热高,高速时发热低。 (4)步进电机发热的负面影响: 步进电机严重发热会带来一些负面影响,如电机内部各部分热膨胀系数不同导致结构应力的变化和内部气隙的微小变化,会影响到电机的动态响应,例如高速时容易出现失步;另外,步进电机的过度发热会对某些精密设备造成不良影响,例如医疗器械和高精度的测试设备等。因此必须对步进电机的发热进行必要的控制。
(5)如何减少步进电机的发热:
减少发热,就是减少铜损和铁损,在选型时尽量选择电阻小和额定电流小的步进电机。对两相步进电机,能用串联的电机就不用并联电机,但这往往与对力矩和高速的要求相矛盾。对于已经选定的步进电机,则应充分利用驱动器的自动半流控制功能和脱机功能,前者可在电机处于静态时自动减小电流,后者则干脆将电流切断;另外,如果选择能使电流波形接近正弦的细分驱动器,由于谐波少,电机发热也会较少。 减少铁损的办法不多,电压等级与之有关,高压驱动的步进电机虽然会提升高速特性,却会使电机发热增加,所以选择驱动电压等级时,须兼顾高速性、平稳性、噪音和发热等各项指标。
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