Come elemento di esecuzione digitale, il motore passo-passo è ampiamente utilizzato nei sistemi di controllo del movimento. Molti utenti e appassionati, durante l'utilizzo dei motori passo-passo, notano un notevole surriscaldamento e si chiedono se questo fenomeno sia normale. In realtà, il surriscaldamento è un fenomeno comune nei motori passo-passo, ma qual è il livello di calore considerato normale e come minimizzarlo?
I. Per capire perché il motore passo-passo si surriscalda.
In tutti i tipi di motori passo-passo, la struttura interna è composta da un nucleo di ferro e da un avvolgimento. La resistenza dell'avvolgimento, insieme alla potenza, produce perdite; l'entità delle perdite e la resistenza, così come la corrente, sono proporzionali al quadrato. Queste perdite sono spesso chiamate perdite di rame. Se la corrente non è continua standard o sinusoidale, si verificano anche perdite armoniche. L'effetto di isteresi delle correnti parassite nel nucleo, in un campo magnetico alternato, produce anch'esso perdite, la cui entità è correlata alla corrente, alla frequenza e alla tensione. Queste perdite sono chiamate perdite nel ferro. Le perdite di rame e le perdite nel ferro si manifestano sotto forma di calore, influenzando così l'efficienza del motore.
I motori passo-passo, pur essendo progettati per la precisione di posizionamento e la coppia, presentano un'efficienza relativamente bassa, correnti generalmente elevate e componenti armoniche complesse. La frequenza della corrente varia in base alla velocità, causando un surriscaldamento più marcato rispetto ai comuni motori a corrente alternata.
II. Il controllo della temperatura del motore passo-passo entro un intervallo ragionevole.
Il calore che un motore può sopportare dipende principalmente dal livello di isolamento interno. L'isolamento interno non si danneggia finché non raggiunge temperature elevate (superiori a 130 gradi). Pertanto, finché la temperatura interna non supera i 130 gradi, il motore non si danneggerà e la temperatura superficiale sarà inferiore a 90 gradi. Di conseguenza, una temperatura superficiale di 70-80 gradi per un motore passo-passo è normale. È possibile misurare la temperatura con un termometro per una stima approssimativa: se la mano rimane al tatto per più di 1-2 secondi, la temperatura non supera i 60 gradi; se la mano è appena percettibile al tatto, la temperatura è di circa 70-80 gradi; se alcune gocce d'acqua evaporano rapidamente, la temperatura supera i 90 gradi. Naturalmente, è possibile utilizzare anche un termometro a infrarossi per la misurazione.
III. Riscaldamento del motore passo-passo con variazione di velocità.
Quando si utilizza la tecnologia di azionamento a corrente costante, il motore passo-passo, in condizioni statiche e a bassa velocità, mantiene una corrente relativamente costante per garantire una coppia in uscita costante.
Quando la velocità raggiunge un certo livello, il potenziale inverso all'interno del motore aumenta, la corrente diminuisce gradualmente e anche la coppia si riduce. Pertanto, la generazione di calore dovuta alle perdite per effetto Joule è correlata alla velocità.
La generazione di calore è generalmente elevata a velocità statiche e basse, e bassa ad alte velocità. Tuttavia, le perdite nel ferro (sebbene in piccola percentuale) non variano, e il calore totale del motore è la somma di entrambi i fattori, quindi quanto sopra rappresenta solo una situazione generale.
IV. l'impatto del calore
Il calore del motore, sebbene in genere non influisca sulla sua durata, è un aspetto a cui la maggior parte dei clienti non presta attenzione. Tuttavia, un surriscaldamento eccessivo può avere effetti negativi.
Ad esempio, il coefficiente di dilatazione termica delle parti interne del motore, le diverse sollecitazioni strutturali causate dai cambiamenti nell'intercapedine d'aria interna e le piccole variazioni influenzeranno la risposta dinamica del motore, ad alta velocità sarà facile perdere passi.
Un altro esempio è rappresentato da alcune applicazioni in cui non è consentito un eccessivo riscaldamento del motore, come nel caso di apparecchiature mediche e strumenti di test di alta precisione. Pertanto, è necessario controllare la temperatura del motore.
Quindi, ridurre il calore del motore.
Ridurre il calore significa ridurre le perdite di rame e le perdite di ferro. La riduzione delle perdite di rame ha due direzioni: ridurre la resistenza e la corrente, il che richiede la selezione di motori di piccola cilindrata con la minore resistenza e la minore corrente nominale possibile. I motori bifase possono essere utilizzati in serie, non è necessario collegarli in parallelo.
Ma questo spesso è in contraddizione con i requisiti di coppia e alta velocità.
Una volta selezionato il motore, è opportuno sfruttare appieno la funzione di controllo automatico della metà corrente e la funzione offline dell'azionamento: la prima riduce automaticamente la corrente quando il motore è in stato statico, la seconda interrompe semplicemente l'alimentazione.
Inoltre, grazie alla suddivisione fine della corrente, che si avvicina a una forma d'onda sinusoidale, si generano meno armoniche e il riscaldamento del motore è ridotto. Non ci sono molti modi per ridurre le perdite nel ferro; il livello di tensione è correlato al motore dell'azionamento ad alta tensione, e sebbene ciò migliori le caratteristiche di alta velocità, comporta anche un aumento del calore.
Pertanto, dovremmo scegliere il livello di tensione di pilotaggio appropriato, tenendo conto dell'alta velocità, della fluidità, del calore, del rumore e di altri indicatori.
Data di pubblicazione: 13 settembre 2024