Principe van het opwarmen van stappenmotoren en technologie voor het regelen van acceleratie- en deceleratieprocessen

principe van warmteopwekkingstappenmotor.

 

 

1. Meestal zie je allerlei soorten motoren, waarvan de binnenkant bestaat uit een ijzeren kern en een spoel.De wikkeling heeft weerstand; bij bekrachtiging treedt er verlies op. De omvang van dit verlies 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, treedt er ook harmonisch verlies op. De kern heeft een hysterese-wervelstroomeffect. In een wisselend magnetisch veld treedt er ook verlies op. De omvang van dit verlies, het materiaal, de stroomsterkte, de frequentie en de spanning hangen af ​​van het ijzerverlies. 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 is een hoog gehalte aan harmonische componenten. De frequentie van de wisselstroom varieert ook met de snelheid, waardoor stappenmotoren over het algemeen meer warmte genereren dan gewone wisselstroommotoren.

2, het redelijke bereik vanstappenmotorwarmte.

De mate waarin een motor warm kan worden, hangt voornamelijk af van de interne isolatie van de motor. De interne isolatie kan hoge temperaturen (130 graden of meer) verdragen voordat deze beschadigd raakt. Zolang de interne temperatuur niet boven de 130 graden komt, zal de motor niet kapotgaan en zal de oppervlaktetemperatuur onder de 90 graden blijven.

Daarom is een oppervlaktetemperatuur van de stappenmotor tussen de 70 en 80 graden normaal. Een eenvoudige temperatuurmeetmethode is een handige puntthermometer. Je kunt de temperatuur ook ongeveer als volgt bepalen: als je de thermometer 1-2 seconden met je hand aanraakt, is de temperatuur niet hoger dan 60 graden; als je 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 snelheidsveranderingen.

Bij gebruik van constante stroomaandrijving blijft de stroom bij stappenmotoren in statische toestand en bij lage snelheden constant om een ​​constant koppel te behouden. Wanneer de snelheid een bepaald niveau bereikt, stijgt de interne tegenspanning van de motor, waardoor de stroom geleidelijk afneemt en daarmee ook het koppel.

De opwarming als gevolg van koperverlies is dus afhankelijk van de snelheid. Bij stilstand en lage snelheden wordt over het algemeen veel warmte gegenereerd, terwijl bij hoge snelheden weinig warmte wordt gegenereerd. Het ijzerverlies (hoewel een kleiner deel) verandert echter niet overal, en de totale warmteontwikkeling van de motor is de som van beide. Bovenstaande beschrijving geeft dus slechts een algemene situatie weer.

4. De impact van hitte.

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 stappen verliezen. Een ander voorbeeld is dat oververhitting van de motor in bepaalde situaties niet is toegestaan, zoals bij medische apparatuur en precisie-testapparatuur. Daarom is het beheersen van de motorwarmte noodzakelijk.

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 nominale stroomsterkte. Bij een tweefasenmotor kan de motor in serie worden geschakeld, maar niet parallel. 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 halfstroomregeling verlaagt automatisch de stroomsterkte wanneer de motor stilstaat, terwijl de uitschakelfunctie de stroomtoevoer volledig onderbreekt.

Bovendien zorgt de onderverdelingsaandrijving, doordat de stroomgolfvorm bijna sinusvormig is en er minder harmonischen zijn, voor minder motorwarmte. Er zijn weinig 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 meer warmteontwikkeling. Daarom is het belangrijk om het juiste aandrijfspanningsniveau te kiezen, rekening houdend met factoren zoals hoge snelheid, soepelheid, warmteontwikkeling, geluidsproductie en andere aspecten.

Regeltechnieken voor de acceleratie- en deceleratieprocessen van stappenmotoren.

Door het wijdverbreide gebruik van stappenmotoren neemt ook het onderzoek naar de aansturing ervan toe. Bij het starten of accelereren kan de rotor, door zijn traagheid, de elektrische signalen niet volgen, wat resulteert in blokkering of stapverlies. Bij het stoppen of afremmen kan dit om dezelfde reden leiden tot overschrijding van de ingestelde waarde. Om blokkering, stapverlies en overschrijding te voorkomen, is het raadzaam de werkfrequentie te verhogen en de snelheidsregeling van de stappenmotor aan te passen.

De snelheid van een stappenmotor hangt af van de pulsfrequentie, het aantal rotortanden en het aantal slagen. De hoeksnelheid is evenredig met de pulsfrequentie en is synchroon met de puls. Als het aantal rotortanden en het aantal slagen dus vastliggen, kan de gewenste snelheid worden bereikt door de pulsfrequentie te regelen. Omdat de stappenmotor wordt gestart met behulp van zijn synchroonkoppel, is de startfrequentie niet hoog om stapverlies te voorkomen. Vooral bij toenemend vermogen, een grotere rotordiameter en een toenemende inertie kan het verschil tussen de startfrequentie en de maximale werkfrequentie wel tien keer zo groot worden.

De startfrequentiekarakteristieken van de stappenmotor zorgen ervoor dat de motor niet direct de bedrijfsfrequentie bereikt, maar een opstartproces doorloopt, dat wil zeggen dat de snelheid geleidelijk toeneemt van een lage naar de bedrijfssnelheid. Wanneer de bedrijfsfrequentie niet direct tot nul wordt teruggebracht, vindt er een geleidelijke snelheidsafname tot nul plaats.

 

Het uitgangskoppel van de stappenmotor neemt af naarmate de puls frequentie toeneemt. Hoe hoger de startfrequentie, hoe kleiner het startkoppel, hoe slechter het vermogen om de belasting aan te drijven, hoe meer stappen er verloren gaan bij het starten en hoe meer overschrijding er optreedt bij het stoppen. Om ervoor te zorgen dat de stappenmotor snel de gewenste snelheid bereikt zonder stappen te verliezen of overschrijding, is het cruciaal om het acceleratieproces zo te optimaliseren dat het benodigde acceleratiekoppel optimaal gebruikmaakt van het koppel dat de stappenmotor bij elke werkfrequentie levert, en dit koppel niet te overschrijden. Daarom moet de werking van een stappenmotor over het algemeen drie fasen doorlopen: acceleratie, constante snelheid en deceleratie. De acceleratie- en deceleratietijd moeten zo kort mogelijk zijn en de tijd met constante snelheid zo lang mogelijk. Vooral bij toepassingen die een snelle respons vereisen, is een zo kort mogelijke looptijd van start tot einde essentieel. Dit betekent dat de acceleratie- en deceleratietijd zo kort mogelijk moeten zijn, terwijl de maximale snelheid constant moet worden gehouden.

 

Wetenschappers en technici in binnen- en buitenland hebben veel onderzoek gedaan naar de snelheidsregelingstechnologie van stappenmotoren en diverse wiskundige modellen voor acceleratie- en deceleratieregeling ontwikkeld, zoals het exponentiële model en het lineaire model. Op basis hiervan zijn verschillende regelcircuits ontworpen en ontwikkeld om de bewegingseigenschappen van stappenmotoren te verbeteren en het toepassingsgebied van stappenmotoren te vergroten. Exponentiële acceleratie en deceleratie houden rekening met de inherente moment-frequentiekarakteristieken van stappenmotoren, waardoor de stappenmotor tijdens de beweging geen stappen verliest en de inherente eigenschappen van de motor optimaal benut worden, wat de opstarttijd verkort. Door veranderingen in de motorbelasting is dit echter lastig te realiseren. Lineaire acceleratie en deceleratie houden alleen rekening met de hoeksnelheid en puls die evenredig zijn aan de belastingscapaciteit van de motor, en niet met veranderingen in de voedingsspanning, de omgevingsbelasting en de eigenschappen van de motor zelf. Deze acceleratiemethode is constant, met als nadeel dat er geen rekening wordt gehouden met de verandering in het uitgangskoppel van de stappenmotor. Hoge snelheden zullen uit de pas lopen.

 

Dit is een inleiding tot het verwarmingsprincipe en de technologie voor het regelen van het acceleratie-/deceleratieproces van stappenmotoren.

Wilt u met ons communiceren en samenwerken? Neem dan gerust contact met ons op!

We werken nauw samen met onze klanten, luisteren naar hun behoeften en spelen in op hun verzoeken. Wij geloven dat een win-winsituatie gebaseerd is op productkwaliteit en klantenservice.