Als digitales Ausführungselement wird der Schrittmotor häufig in Bewegungssteuerungssystemen eingesetzt. Viele Anwender und Freunde von Schrittmotoren haben das Gefühl, dass der Motor bei der Arbeit große Hitze entwickelt und sind skeptisch, ob dies normal ist. Tatsächlich ist Hitze ein häufiges Phänomen bei Schrittmotoren. Doch welcher Grad an Hitze ist normal und wie lässt sich die Hitzeentwicklung des Schrittmotors minimieren?
Um zu verstehen, warum sich der Schrittmotor erhitzt.
Bei allen Arten von Schrittmotoren besteht das Innere aus einem Eisenkern und einer Wicklung. Wicklungswiderstand und Leistung erzeugen Verluste. Die Verlustgröße und der Widerstand sind quadratisch proportional zum Strom. Dies wird oft als Kupferverlust bezeichnet. Wenn der Strom kein Standard-Gleichstrom oder keine Sinuswelle ist, entstehen auch harmonische Verluste. Der Wirbelstromeffekt der Kernhysterese erzeugt im Wechselmagnetfeld ebenfalls Verluste. Die Größe des Materials, der Stromstärke, der Frequenz und der Spannung hängen von dieser ab. Dies wird als Eisenverlust bezeichnet. Kupferverlust und Eisenverlust äußern sich in Form von Wärmeentwicklung und beeinträchtigen somit die Effizienz des Motors.
Schrittmotoren streben im Allgemeinen nach Positioniergenauigkeit und Drehmomentabgabe, haben einen relativ niedrigen Wirkungsgrad, einen im Allgemeinen hohen Strom und hohe harmonische Komponenten. Die Stromfrequenz wechselt mit der Geschwindigkeit und ist daher im Allgemeinen überhitzt, was schwerwiegender ist als bei herkömmlichen Wechselstrommotoren.
Dann sollte die Wärmeregelung des Schrittmotors in einem vernünftigen Bereich erfolgen.
Die zulässige Wärmeentwicklung des Motors hängt hauptsächlich von der internen Isolierung des Motors ab. Die interne Isolierung wird erst bei hohen Temperaturen (über 130 Grad) zerstört. Solange die Innentemperatur 130 Grad nicht überschreitet, wird der Motor nicht beschädigt. Die Oberflächentemperatur liegt dann unter 90 Grad. Daher ist eine Oberflächentemperatur von 70–80 Grad für einen Schrittmotor normal. Eine einfache Temperaturmessung mit einem Thermometer ermöglicht eine grobe Schätzung: Bei Berührung mit der Hand für mehr als 1–2 Sekunden beträgt die Temperatur nicht mehr als 60 Grad; bei bloßer Berührung mit der Hand beträgt sie etwa 70–80 Grad; verdunsten ein paar Tropfen Wasser schnell, liegt die Temperatur über 90 Grad; Sie können die Temperatur natürlich auch mit einem Temperaturmessgerät ermitteln.
Erstens erwärmt sich der Schrittmotor mit der Geschwindigkeitsänderung.
Bei Verwendung der Konstantstrom-Antriebstechnologie bleibt der Strom des Schrittmotors im statischen Zustand und bei niedriger Geschwindigkeit relativ konstant, um eine konstante Drehmomentabgabe aufrechtzuerhalten.
Wenn die Geschwindigkeit bis zu einem bestimmten Grad hoch ist, steigt das Sperrpotential im Motor an, der Strom nimmt allmählich ab und auch das Drehmoment nimmt ab. Daher hängt die Wärmeentwicklung aufgrund von Kupferverlusten mit der Geschwindigkeit zusammen.
Die Wärmeentwicklung ist im Allgemeinen bei statischen und niedrigen Geschwindigkeiten hoch und bei hohen Geschwindigkeiten niedrig. Der Eisenverlust (wenn auch nur ein kleiner Anteil) ändert sich jedoch nicht, und die gesamte Motorwärme ergibt sich aus der Summe beider Werte. Daher handelt es sich bei dem oben Gesagten nur um eine allgemeine Situation.
四、 die Auswirkungen von Hitze
Obwohl die Motorwärme im Allgemeinen keine Auswirkungen auf die Lebensdauer des Motors hat, müssen die meisten Kunden nicht darauf achten. Starke Hitze kann jedoch einige negative Auswirkungen haben.
So können beispielsweise die inneren Teile des Motors aufgrund unterschiedlicher struktureller Spannungen aufgrund von Änderungen des inneren Luftspalts einen unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen und kleine Änderungen die dynamische Reaktion des Motors beeinträchtigen, sodass es bei hoher Geschwindigkeit leicht zu einem Schrittverlust kommt.
Ein weiteres Beispiel: In manchen Fällen darf der Motor nicht übermäßig erhitzt werden, beispielsweise bei medizinischen Geräten oder hochpräzisen Prüfgeräten. Daher muss die Motorwärme unbedingt kontrolliert werden.
五、 Reduzieren Sie die Motorwärme.
Die Reduzierung der Wärme dient der Reduzierung von Kupfer- und Eisenverlusten. Die Reduzierung von Kupferverlusten hat zwei Auswirkungen: die Reduzierung von Widerstand und Strom. Daher müssen bei der Auswahl kleiner Motoren möglichst geringe Widerstände und Nennströme gewählt werden. Zweiphasenmotoren können in Reihenschaltung verwendet werden, es müssen keine Parallelmotoren verwendet werden.
Dies steht jedoch oft im Widerspruch zu den Anforderungen an Drehmoment und hohe Drehzahl.
Bei der Auswahl des Motors sollte dieser die automatische Halbstromregelungsfunktion und die Offline-Funktion des Antriebs voll ausnutzen. Erstere reduziert den Strom automatisch, wenn sich der Motor im statischen Zustand befindet, letztere unterbricht den Strom einfach.
Darüber hinaus ist bei einem fein verteilten Antrieb die Stromwellenform nahe an der Sinuskurve und die Oberwellen geringer, sodass sich der Motor weniger erwärmt. Es gibt nicht viele Möglichkeiten, die Eisenverluste zu reduzieren. Der Spannungspegel hängt mit dem Hochspannungsantrieb des Motors zusammen. Obwohl dies die Hochgeschwindigkeitseigenschaften verbessert, führt es auch zu einer erhöhten Wärmeentwicklung.
Daher sollten wir unter Berücksichtigung der hohen Geschwindigkeit, Laufruhe und Wärmeentwicklung, des Lärms und anderer Indikatoren die geeignete Antriebsspannungsstufe wählen.
Veröffentlichungszeit: 13. September 2024