Analyse van de oorzaken van oververhitting van stappenmotoren

Reden één.

Een van de belangrijkste voordelen vanstappenmotorenDit is de precieze regeling die mogelijk is in een open-lus systeem. Open-lus regeling betekent dat er geen feedbackinformatie over de (rotor)positie nodig is.

Deze besturing vermijdt het gebruik van dure sensoren en feedbackapparaten zoals optische encoders, omdat alleen de ingaande stapimpulsen hoeven te worden gevolgd om de positie van de rotor te bepalen. Onlangs hebben enkele klanten aan onze Shangshe-motortechnici laten weten dat stappenmotoren ook gevoelig zijn voor warmteproblemen. Hoe kunnen we dit probleem oplossen? 

1. verkleinenstappenmotorWarmtevermindering betekent het verminderen van koperverlies en ijzerverlies. Het verminderen van koperverlies in twee richtingen vermindert de elektrische weerstand en stroomsterkte. Dit vereist de selectie van een zo laag mogelijke weerstand en een zo laag mogelijke nominale stroomsterkte. Bij een tweefasige stappenmotor kan deze in serie worden geschakeld, niet parallel, maar dit is vaak in tegenspraak met de eisen voor koppel en hoge snelheid.

2. Nadat de motor is geselecteerd, dient optimaal gebruik te worden gemaakt van de automatische halfstroomregeling en de offlinefunctie van de frequentieregelaar. De eerste functie verlaagt automatisch de stroom wanneer de motor stilstaat, de tweede functie schakelt de stroom volledig uit.

3. Bovendien is de stroomgolfvorm van een stappenmotor met onderverdeling vrijwel sinusvormig, waardoor er minder harmonischen optreden en de motor minder opwarmt. Er zijn weinig manieren om ijzerverlies te verminderen, en het spanningsniveau speelt hierbij een rol. Hoewel een motor met een hoge spanning betere prestaties levert bij hoge snelheden, leidt dit ook tot een verhoogde warmteontwikkeling. 

4. Kies het juiste aandrijfmotorspanningsniveau, rekening houdend met het hoogfrequentbereik, de soepelheid, de warmteontwikkeling, het geluidsniveau en andere indicatoren.

Reden twee.

Hoewel warmteontwikkeling in stappenmotoren over het algemeen geen invloed heeft op de levensduur van de motor, hoeven de meeste klanten zich er geen zorgen over te maken. Ernstige oververhitting kan echter wel degelijk negatieve gevolgen hebben. Zo beïnvloedt de thermische uitzettingscoëfficiënt van de verschillende onderdelen van de stappenmotor, evenals de structurele spanningen en kleine veranderingen in de interne luchtspleet, de dynamische respons van de motor. Bij hoge snelheden kan de motor daardoor gemakkelijk stappen overslaan. Bovendien is oververhitting in bepaalde toepassingen, zoals medische apparatuur en precisie-testapparatuur, onacceptabel. Daarom is het beheersen van de warmteontwikkeling in de stappenmotor noodzakelijk. Deze factoren dragen bij aan de oververhitting van de motor.

1. De door de driver ingestelde stroomsterkte is groter dan de nominale stroomsterkte van de motor.

2. De motor draait te snel.

3. De motor zelf heeft een grote inertie en positioneringskoppel, waardoor hij zelfs bij middelhoge snelheden warm wordt, maar dit heeft geen invloed op de levensduur van de motor. Het demagnetisatiepunt van de motor ligt tussen 130 en 200 ℃, dus een temperatuur tussen 70 en 90 ℃ is normaal. Zolang de temperatuur onder de 130 ℃ blijft, is er over het algemeen geen probleem. Als u merkt dat de motor echt oververhit raakt, kunt u de aandrijfstroom instellen op ongeveer 70% van de nominale motorstroom of het motortoerental verlagen.

Reden drie.

Stappenmotoren worden als digitaal aandrijfelement veelvuldig gebruikt in bewegingsbesturingssystemen. Veel gebruikers en geïnteresseerden ervaren echter dat de motoren tijdens gebruik erg warm worden. Ze vragen zich af of dit normaal is. Warmteontwikkeling is inderdaad een veelvoorkomend verschijnsel bij stappenmotoren, maar welke mate van warmte is normaal en hoe kan de warmteontwikkeling van een stappenmotor worden geminimaliseerd?

 

Hieronder volgt een eenvoudige classificatie, hopelijk in de praktijk:

1. Principe van motorverwarming

We zien meestal allerlei soorten motoren, met een interne kern en wikkelspoel. De wikkeling heeft weerstand en onder spanning treden verliezen op. De grootte van de verliezen is evenredig met het kwadraat van de weerstand en de stroomsterkte. Dit wordt vaak koperverlies genoemd. Als de stroom geen standaard gelijkstroom of sinusgolf is, treden er ook harmonische verliezen op. De kern heeft een hysterese-effect door wervelstromen. In een wisselend magnetisch veld treden er ook verliezen op. De grootte van de verliezen is afhankelijk van het materiaal, de stroomsterkte, de frequentie en de spanning. Dit wordt ijzerverlies genoemd. Koperverlies en ijzerverlies manifesteren zich in de vorm van warmte, wat de efficiëntie van de motor beïnvloedt. Stappenmotoren zijn over het algemeen gericht op positioneringsnauwkeurigheid en koppel. De efficiëntie is relatief laag, de stroomsterkte is doorgaans relatief hoog en er zijn veel harmonische componenten. De frequentie van de wisselstroom varieert ook met de snelheid, waardoor stappenmotoren over het algemeen meer warmte genereren dan gewone wisselstroommotoren.

2 stappenmotor warmteontwikkeling redelijk bereik

De mate waarin warmteontwikkeling in een motor is toegestaan, hangt grotendeels af van de interne isolatie van de motor. De interne isolatie wordt pas bij hoge temperaturen (boven de 130 graden) beschadigd. Zolang de interne temperatuur dus niet boven de 130 graden komt, zal de motor niet beschadigd raken en zal de oppervlaktetemperatuur onder de 90 graden blijven. Daarom is een oppervlaktetemperatuur van 70-80 graden voor een stappenmotor normaal. Een eenvoudige temperatuurmeting met een puntthermometer is handig; u kunt de temperatuur als volgt ruwweg bepalen: als u de thermometer 1-2 seconden met uw hand aanraakt, is de temperatuur niet hoger dan 60 graden; als u de thermometer net aanraakt, is de temperatuur ongeveer 70-80 graden; als een paar druppels water snel verdampen, is de temperatuur hoger dan 90 graden.

3 stappenmotorverwarming met snelheidsregeling

Bij gebruik van constante stroomaandrijving blijft de stroom van de stappenmotor bij stilstand en lage snelheid constant om een ​​constant koppel te behouden. Wanneer de snelheid tot een bepaald niveau stijgt, neemt de interne tegenspanning van de motor toe, waardoor de stroom geleidelijk afneemt en het koppel eveneens daalt. De warmteontwikkeling als gevolg van koperverlies is daarom snelheidsafhankelijk. Bij stilstand en lage snelheid wordt over het algemeen veel warmte gegenereerd, terwijl bij hoge snelheid weinig warmte wordt gegenereerd. De veranderingen in ijzerverlies (hoewel een kleiner deel) zijn echter niet altijd gelijk, en de totale warmteontwikkeling van de motor is de som van beide. Bovenstaande beschrijving geeft dus slechts een algemene situatie weer.

4 hitte veroorzaakt door de impact

Hoewel de warmteontwikkeling van een motor over het algemeen geen invloed heeft op de levensduur, hoeven de meeste klanten er geen aandacht aan te besteden. Ernstige oververhitting kan echter wel degelijk negatieve gevolgen hebben. Zo leiden de verschillende thermische uitzettingscoëfficiënten van de interne onderdelen van de motor tot veranderingen in de structurele spanning en kleine veranderingen in de interne luchtspleet, wat de dynamische respons van de motor beïnvloedt. Bij hoge snelheden kan de motor daardoor gemakkelijk snelheid verliezen. Een ander voorbeeld is dat overmatige warmteontwikkeling van de motor in bepaalde situaties niet is toegestaan, zoals bij medische apparatuur en precisie-testapparatuur. Daarom is het van belang de warmteontwikkeling van de motor waar nodig te beheersen.

 5. Hoe verlaag je de warmteontwikkeling van de motor?

Het verminderen van warmteontwikkeling betekent het verminderen van koperverlies en ijzerverlies. Het verminderen van koperverlies werkt in twee richtingen: het verlagen van de weerstand en de stroomsterkte. Dit vereist de keuze van een motor met een zo laag mogelijke weerstand en een zo laag mogelijke nominale stroomsterkte. Bij een tweefasenmotor kan de motor in serie worden geschakeld, zonder parallelle schakeling. Dit staat echter vaak haaks op de eisen ten aanzien van koppel en hoge snelheden. Voor de gekozen motor moeten de automatische halfstroomregeling en de uitschakelfunctie van de frequentieregelaar optimaal worden benut. De eerste functie verlaagt automatisch de stroomsterkte wanneer de motor stilstaat, terwijl de tweede functie de stroom volledig uitschakelt. Bovendien zorgt een onderverdelingsaandrijving, met een stroomgolfvorm die dicht bij een sinus ligt en minder harmonischen bevat, voor minder motorwarmte. Er zijn verschillende manieren om ijzerverlies te verminderen, en het spanningsniveau speelt hierbij een belangrijke rol. Hoewel een motor die met een hoge spanning wordt aangestuurd betere prestaties levert bij hoge snelheden, leidt dit ook tot een hogere warmteontwikkeling. Daarom moet het juiste spanningsniveau voor de frequentieregelaar worden gekozen, rekening houdend met de gewenste snelheid, soepelheid, warmteontwikkeling, geluidsproductie en andere factoren.

Bij alle soorten stappenmotoren bestaat de binnenkant uit een ijzeren kern en een wikkeling. De wikkeling heeft weerstand en veroorzaakt verliezen wanneer er spanning op komt. De grootte van deze verliezen is evenredig met het kwadraat van de weerstand en de stroomsterkte. Dit wordt vaak koperverlies genoemd. Als de stroom geen standaard gelijkstroom of sinusgolf is, treden er ook harmonische verliezen op. De kern heeft een hysterese-effect, waardoor er in een wisselend magnetisch veld ook verliezen ontstaan. De grootte van deze verliezen is afhankelijk van het materiaal, de stroomsterkte, de frequentie en de spanning. Dit wordt ijzerverlies genoemd. Zowel koperverlies als ijzerverlies manifesteren zich in de vorm van warmte, wat de efficiëntie van de motor beïnvloedt. Stappenmotoren zijn over het algemeen gericht op positioneringsnauwkeurigheid en koppel. De efficiëntie is relatief laag, de stroomsterkte is doorgaans relatief hoog en er zijn veel harmonische componenten. De frequentie van de wisselstroom varieert ook met de snelheid, waardoor stappenmotoren over het algemeen meer warmte genereren dan gewone wisselstroommotoren.