Analisi delle cause del surriscaldamento del motore passo-passo

Motivo numero uno.

Uno dei vantaggi più significativi dimotori passo-passoè il controllo preciso che si può ottenere in un sistema ad anello aperto. Il controllo ad anello aperto significa che non sono necessarie informazioni di feedback sulla posizione (del rotore).

Questo controllo evita l'uso di sensori costosi e dispositivi di feedback come gli encoder ottici, poiché è sufficiente tracciare gli impulsi di passo in ingresso per conoscere la posizione del rotore. Recentemente, alcuni clienti hanno segnalato ai nostri ingegneri motoristi di Shangshe che i motori passo-passo sono soggetti a problemi di surriscaldamento, quindi come risolvere questa situazione? 

1, ridurremotore passo-passocalore, ridurre il calore significa ridurre le perdite di rame e le perdite di ferro. Ridurre le perdite di rame in due direzioni, ridurre la corrente elettrica, il che richiede la selezione di una piccola resistenza e una corrente nominale più bassa possibile quando il motore, il motore passo-passo bifase, può essere utilizzato in serie ma non in parallelo, ma questo spesso contraddice i requisiti di coppia e alta velocità.

2. Una volta selezionato il motore, è necessario 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 a riposo, la seconda interrompe semplicemente l'alimentazione.

3. Inoltre, grazie alla forma d'onda della corrente vicina a quella sinusoidale, che genera meno armoniche, il motore si riscalda meno. Esistono diversi modi per ridurre le perdite nel ferro; il livello di tensione è correlato a questo aspetto: sebbene un motore azionato ad alta tensione porti a un aumento delle caratteristiche di alta velocità, comporta anche un aumento della generazione di calore. 

4. È necessario scegliere il livello di tensione del motore di azionamento appropriato, tenendo conto della banda passante, della fluidità, del calore, della rumorosità e di altri indicatori.

Secondo motivo.

Sebbene il calore generato dai motori passo-passo generalmente non influisca sulla loro durata, per la maggior parte dei clienti non rappresenta un problema. Tuttavia, un surriscaldamento può avere effetti negativi. Ad esempio, le variazioni di stress strutturale dovute al diverso coefficiente di dilatazione termica interna di ciascun componente del motore passo-passo, così come le piccole variazioni dell'intercapedine d'aria interna, possono influenzare la risposta dinamica del motore, causando la perdita di passi ad alta velocità. Un altro esempio è rappresentato da applicazioni in cui non è consentito un eccessivo surriscaldamento dei motori passo-passo, come ad esempio nei dispositivi medici e nelle apparecchiature di test di alta precisione. Pertanto, è necessario controllare il calore generato dal motore passo-passo. Il surriscaldamento del motore è causato da questi fattori.

1. La corrente impostata dal driver è maggiore della corrente nominale del motore.

2. La velocità del motore è troppo elevata

3. Il motore stesso ha una grande inerzia e coppia di posizionamento, quindi anche il funzionamento a velocità media genererà calore, ma ciò non influisce sulla durata del motore. Il punto di smagnetizzazione del motore è compreso tra 130 e 200 °C, quindi un valore tra 70 e 90 °C è normale; finché la temperatura è inferiore a 130 °C, generalmente non ci sono problemi. Se si avverte un eccessivo surriscaldamento, impostare la corrente di azionamento a circa il 70% della corrente nominale del motore o ridurre leggermente la velocità del motore.

Motivo numero tre.

Il motore passo-passo, in quanto elemento di attuazione digitale, è ampiamente utilizzato nei sistemi di controllo del movimento. Molti utenti, durante l'utilizzo, notano un notevole surriscaldamento del motore 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 si può minimizzare il surriscaldamento del motore?

 

Di seguito, effettueremo una semplice classificazione, auspicabilmente utile per le applicazioni pratiche.

1 principio di riscaldamento del motore

Di solito osserviamo tutti i tipi di motori, con il nucleo interno e l'avvolgimento. L'avvolgimento ha una resistenza che, se alimentata, produce perdite. L'entità delle perdite è proporzionale al quadrato della resistenza e della corrente, e viene spesso definita perdita di rame. Se la corrente non è continua standard o sinusoidale, si verificano anche perdite armoniche. Il nucleo presenta un effetto di corrente parassita isteretica che, nel campo magnetico alternato, produce anch'esso perdite. L'entità delle perdite dipende dal materiale, dalla corrente, dalla frequenza e dalla tensione, e viene definita perdita di ferro. Le perdite di rame e di ferro si manifestano sotto forma di calore, influenzando quindi l'efficienza del motore. I motori passo-passo, che generalmente puntano alla precisione di posizionamento e alla coppia in uscita, hanno un'efficienza relativamente bassa, una corrente generalmente elevata e componenti armoniche alte. La frequenza di alternanza della corrente varia anche con la velocità, e quindi i motori passo-passo generano calore, una situazione più critica rispetto ai motori CA tradizionali.

2 motori passo-passo calore intervallo ragionevole

La quantità di calore che un motore può generare dipende in gran parte dal livello di isolamento interno del motore stesso. L'isolamento interno si deteriora solo ad alte temperature (superiori a 130 gradi). Pertanto, finché la temperatura interna non supera i 130 gradi, il motore non danneggerà l'anello e la temperatura superficiale rimarrà al di sotto dei 90 gradi. Di conseguenza, una temperatura superficiale del motore passo-passo di 70-80 gradi è normale. Un semplice metodo di misurazione della temperatura, che si può utilizzare con un termometro a punta, permette di stimare approssimativamente la temperatura: se la superficie rimane visibile per 1-2 secondi, la temperatura non supera i 60 gradi; se rimane visibile solo al tatto, la temperatura è di circa 70-80 gradi; se alcune gocce d'acqua evaporano rapidamente, la temperatura supera i 90 gradi.

Riscaldamento con 3 motori passo-passo e cambio di velocità

Quando si utilizza la tecnologia di azionamento a corrente costante, nel motore passo-passo, a velocità statica e bassa, la corrente rimane costante per mantenere una coppia costante. Quando la velocità aumenta oltre un certo limite, il contropotenziale interno del motore aumenta, la corrente diminuisce gradualmente e di conseguenza anche la coppia si riduce. Pertanto, il riscaldamento dovuto alle perdite nel rame dipende dalla velocità. A velocità statica e bassa si genera generalmente un calore elevato, mentre ad alta velocità il calore è inferiore. Tuttavia, le perdite nel ferro (sebbene in proporzione minore) non variano allo stesso modo, e il calore totale del motore è la somma di entrambi i fattori; pertanto, quanto sopra descritto rappresenta solo la situazione generale.

4 calore causato dall'impatto

Sebbene il calore generato dal motore in genere non influisca sulla sua durata, la maggior parte dei clienti tende a sottovalutarlo. Tuttavia, un surriscaldamento eccessivo può avere conseguenze negative. Ad esempio, i diversi coefficienti di dilatazione termica delle parti interne del motore, causando variazioni nelle sollecitazioni strutturali, e piccole modifiche nell'intercapedine d'aria interna, possono influenzare la risposta dinamica del motore, con conseguente perdita di prestazioni alle alte velocità. Un altro esempio è rappresentato da applicazioni in cui il calore eccessivo del motore non è tollerato, come ad esempio nelle apparecchiature mediche e negli strumenti di test di alta precisione. Pertanto, è fondamentale controllare la generazione di calore del motore.

 5 Come ridurre il calore del motore

Ridurre la generazione di calore significa ridurre le perdite nel rame e nel ferro. Ridurre le perdite nel rame in due direzioni significa ridurre la resistenza e la corrente, il che richiede la selezione di una resistenza e una corrente nominale il più basse possibile quando il motore, in particolare i motori bifase, può essere utilizzato in serie senza motori in parallelo. Tuttavia, questo spesso è in contraddizione con i requisiti di coppia e alta velocità. Per il motore selezionato, è necessario 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 a riposo, mentre la seconda interrompe semplicemente la corrente. Inoltre, con l'azionamento a suddivisione, poiché la forma d'onda della corrente è vicina a una sinusoidale, con meno armoniche, anche il riscaldamento del motore sarà minore. Esistono diversi modi per ridurre le perdite nel ferro, e il livello di tensione è correlato a questo aspetto. Sebbene un motore azionato ad alta tensione porti a un aumento delle caratteristiche di alta velocità, comporta anche un aumento della generazione di calore. Pertanto, è necessario scegliere il livello di tensione di azionamento appropriato, tenendo conto di alta velocità, fluidità, calore, rumorosità e altri indicatori.

In tutti i tipi di motori passo-passo, l'interno è composto da un nucleo di ferro e da un avvolgimento. L'avvolgimento ha una resistenza che, se alimentato, produce perdite, la cui entità è proporzionale al quadrato della resistenza e della corrente, e che viene spesso definita "perdita di rame". Se la corrente non è continua standard o sinusoidale, si verificano anche perdite armoniche. Il nucleo presenta un effetto di corrente parassita isteretica che, nel campo magnetico alternato, produce anch'esso perdite, la cui entità dipende dal materiale, dalla corrente, dalla frequenza e dalla tensione, e che viene chiamata perdita di ferro. Le perdite di rame e di ferro si manifestano sotto forma di calore, influenzando quindi l'efficienza del motore. I motori passo-passo, generalmente progettati per la precisione di posizionamento e la coppia in uscita, hanno un'efficienza relativamente bassa, una corrente generalmente elevata e componenti armoniche di alto livello. La frequenza di alternanza della corrente varia anche con la velocità, pertanto i motori passo-passo tendono a generare calore, una situazione più critica rispetto ai motori a corrente alternata tradizionali.