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步进电机发热问题分析

2015/8/19 9:49:15      点击:
     步进电机作为一种数字式执行元件,在运动控制系统中得到广泛的应用。许多用户朋友在使用步进电机的时候,感觉电机工作时有较大的发热,心存疑虑,不知这种现象是否正常。实际上发热是步进电机的一个普遍现象,但怎样的发热程度才算正常,以及如何尽量减小步进电机发

 1步进电机为什么会发热

任何电机都会发热,只是发热程度不同罢了。对于各种步进电机而言,内部都是由铁芯和绕组线圈组成的。绕组有电阻,通电会产生损耗,损耗大小与电阻和电流的平方成正比,这就是我们常说的铜损,如果电流不是标准的直流或正弦波,还会产生谐波损耗;铁心有磁滞涡流效应,在交变磁场中也会产生损耗,其大小与材料,电流,频率,电压有关,这叫铁损。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。步进电机一般追求定位精度和力矩输出,效率比较低,电流一般比较大,且谐波成分高,电流交变的频率也随转速而变化,因而步进电机普遍存在发热情况,且情况比一般交流电机严重。
 3,步进电机发热的合理范围?

  电机发热允许到什么程度,主要取决于电机内部绝缘等级。内部绝缘性能在高温下(130度以上)才会被破坏。所以只要内部不超过130度,电机便不会损坏,而这时表面温度会在90度以下。所以,步进电机表面温度在70-80度都是正常的。简单的温度测量方法有用点温计的,也可以粗略判断:用手可以触摸1-2秒以上,不超过60度;用手只能碰一下,大约在70-80度;滴几滴水迅速气化,则90度以上了。

 4,步进电机工作方式不同,发热也不同。

   遇采用恒流驱动技术时,步进电机在静态和低速下,电流会维持相对恒定,以保持恒力矩输出。速度高到一定程度,电机内部反电势升高,电流将逐步下降,力矩也会下降。因此,因铜损带来的发热情况就与速度相关了。静态和低速时一般发热高,高速时发热低。但是铁损(虽然占的比例较小)变化的情况却不尽然,而电机整个的发热是二者之和,所以上述只是一般情况。
  5,步进电机发热会影响步进电机的工作寿命吗?
电机发热虽然一般不会影响电机的寿命,对大多数客户来说没必要理会。但是,严重的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,会影响电机的动态响应,高速会容易失步。又如有些场合不允许电机的过度发热,如医疗器械和高精度的测试设备等。因此对电机的发热应当进行必要的控制。我们的步进电机用在钢铁机器人上,环境温度100多度,至今工作正常。
  6,步进电机发热问题的解决方案?


  1,如果步进电机驱动器有自动半流模式,尽量让其工作在半流状态,因为此时步进电机全流工作发热最大 。

  2,如果负载力矩范围允许的情况下,可以把电机额定电流降下来,比如5A电机,让其工作在4A状态下;步进电机的工作电压越高,其高速

  3,选择低电阻,低电流的步进电机,减少铜损和铁损。

  4,加装风机,强制散热。