步进电机作为一种数字执行机构,广泛应用于运动控制系统中。在使用步进电机时,很多用户朋友感觉电机工作时发热,对这种现象是否正常产生了怀疑。其实发热是步进电机的普遍现象,但是什么样的发热程度是正常的,如何最大限度的减少步进电机发热。
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。对于各种步进电机,内部由铁芯和绕组线圈组成。绕组电阻大,电就会产生损耗,损耗与电阻和电流的平方成正比,也就是我们常说的铜损。如果电流不是标准的DC或正弦波,也会产生谐波损耗;铁芯中存在磁滞涡流效应,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,称为铁损。铜损和铁损会以热量的形式表现出来,影响电机的效率。步进电机一般追求定位精度和转矩输出,效率低,电流大,谐波成分高,电流的交变频率也随转速变化。所以步进电机一般都会发热,情况比一般交流电机更严重。
2.步进电机发热的合理范围是多少?
电机发热的允许程度主要取决于电机的内部绝缘等级。只有在高温下(130度以上),内部绝缘性能才会被破坏。所以只要内部温度不超过130度,电机就不会损坏,表面温度在90度以下。所以步进电机表面温度在70-80度是正常的。简单的测温方法,用点温度计大致可以判断:可以用手触摸1-2秒以上,但不能超过60度;只能用手摸,大概70-80度;几滴水迅速蒸发,温度在90度以上。
3.步进电机的工作模式不同,发热也不同。
采用恒流驱动技术时,步进电机在静止和低速时电流会保持相对恒定,以保持恒定的转矩输出。当转速达到一定程度时,电机内部反电动势会增大,电流逐渐减小,转矩也会减小。因此,铜损引起的发热与速度有关。一般来说,静态和低速时发热高,高速时发热低。但是铁损的变化(虽然占的比例很小)并不总是这样,电机整体发热是两者之和,所以以上只是一般情况。
4.步进电机发热会影响步进电机的工作寿命吗?
虽然电机发热一般不会影响电机的寿命,但是大部分客户没必要去关注。但是,严重发烧会带来一些负面影响。如果电机各部分的热膨胀系数不同,结构应力会发生变化,内部气隙也会发生微小变化,影响电机的动态响应,在高速时容易失步。再比如有些场合不允许电机过热,比如医疗器械、高精度测试设备等。因此,应该控制电机的发热。我们的步进电机用在钢铁机器人上,环境温度100多度,至今正常工作。
5.步进电机发热问题的解决方法?
如果步进电机驱动器有自动半流模式,尽量使其工作在半流状态,因为此时步进电机全流运行产生的热量最大。如果负载转矩范围允许,可以降低电机的额定电流,如5A电机,使其工作在4A状态;选择低电阻、小电流的步进电机,减少铜损和铁损。加风扇强制散热。