步進電機作為一種數(shù)字式執(zhí)行元件,在運動控制系統(tǒng)中得到廣泛的應用。許多用戶朋友在使用步進電機的時候,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電機發(fā)熱.
1,步進電機為什么會發(fā)熱?
任何電機都會發(fā)熱,只是發(fā)熱程度不同罷了。對于各種步進電機而言,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損,如果電流不是標準的直流或正弦波,還會產(chǎn)生諧波損耗;鐵心有磁滯渦流效應,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,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速而變化,因而步進電機普遍存在發(fā)熱情況,且情況比一般交流電機嚴重。
2,步進電機發(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,電機便不會損壞,而這時表面溫度會在90度以下。所以,步進電機表面溫度在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,步進電機工作方式不同,發(fā)熱也不同。
遇采用恒流驅動技術時,步進電機在靜態(tài)和低速下,電流會維持相對恒定,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。┳兓那闆r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,步進電機發(fā)熱會影響步進電機的工作壽命嗎?
電機發(fā)熱雖然一般不會影響電機的壽命,對大多數(shù)客戶來說沒必要理會。但是,嚴重的發(fā)熱會帶來一些負面影響。如電機內(nèi)部各部分熱膨脹系數(shù)不同導致結構應力的變化和內(nèi)部氣隙的微小變化,會影響電機的動態(tài)響應,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備等。因此對電機的發(fā)熱應當進行必要的控制。我們的步進電機用在鋼鐵機器人上,環(huán)境溫度100多度,至今工作正常。
5,步進電機發(fā)熱問題的解決方案?
如果步進電機驅動器有自動半流模式,盡量讓其工作在半流狀態(tài),因為此時步進電機全流工作發(fā)熱最大。
如果負載力矩范圍允許的情況下,可以把電機額定電流降下來,比如5A電機,讓其工作在4A狀態(tài)下;
選擇低電阻,低電流的步進電機,減少銅損和鐵損。 加裝風機,強制散熱。 |