Là một phần tử thực thi kỹ thuật số, động cơ bước được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điều khiển chuyển động. Nhiều người dùng và bạn bè khi sử dụng động cơ bước cảm thấy động cơ hoạt động rất nóng, trong lòng hoài nghi, không biết hiện tượng này có bình thường hay không. Trên thực tế, nhiệt là hiện tượng phổ biến của động cơ bước, nhưng mức độ nhiệt nào được coi là bình thường, và làm thế nào để giảm thiểu nhiệt độ của động cơ bước?
I. Để hiểu tại sao động cơ bước lại nóng lên.
Đối với tất cả các loại động cơ bước, cấu tạo bên trong bao gồm lõi sắt và cuộn dây. Điện trở của cuộn dây sẽ tạo ra tổn hao công suất, tổn hao này tỷ lệ thuận với bình phương của điện trở và dòng điện, đây là điều chúng ta thường gọi là tổn hao đồng. Nếu dòng điện không phải là dòng điện một chiều chuẩn hoặc sóng sin, cũng sẽ tạo ra tổn hao hài; hiệu ứng dòng điện xoáy do từ trễ trong từ trường xoay chiều cũng sẽ tạo ra tổn hao, tỷ lệ thuận với kích thước vật liệu, dòng điện, tần số và điện áp, được gọi là tổn hao sắt. Tổn hao đồng và tổn hao sắt sẽ biểu hiện dưới dạng sinh nhiệt, do đó ảnh hưởng đến hiệu suất của động cơ.
Động cơ bước thường hướng đến độ chính xác định vị và mô-men xoắn đầu ra, hiệu suất tương đối thấp, dòng điện thường lớn và có nhiều thành phần hài hòa, tần số dòng điện thay đổi theo tốc độ, do đó động cơ bước thường gặp vấn đề về nhiệt, và tình trạng này nghiêm trọng hơn so với động cơ AC thông thường.
II. Kiểm soát nhiệt độ động cơ bước trong phạm vi hợp lý.
Mức độ nhiệt mà động cơ cho phép chủ yếu phụ thuộc vào mức độ cách điện bên trong của động cơ. Lớp cách điện bên trong không bị phá hủy cho đến khi đạt nhiệt độ cao (trên 130 độ). Vì vậy, miễn là nhiệt độ bên trong không vượt quá 130 độ, động cơ sẽ không bị hỏng, và nhiệt độ bề mặt sẽ dưới 90 độ. Do đó, nhiệt độ bề mặt của động cơ bước ở mức 70-80 độ là bình thường. Phương pháp đo nhiệt độ đơn giản bằng nhiệt kế cũng có thể ước lượng sơ bộ: nếu dùng tay chạm được hơn 1-2 giây, nhiệt độ không quá 60 độ; nếu chỉ dùng tay chạm được, nhiệt độ khoảng 70-80 độ; vài giọt nước nhanh chóng bốc hơi, nhiệt độ trên 90 độ; tất nhiên, bạn cũng có thể sử dụng súng đo nhiệt độ để kiểm tra.
III. Động cơ bước nóng lên khi tốc độ thay đổi.
Khi sử dụng công nghệ điều khiển dòng điện không đổi, ở trạng thái tĩnh và tốc độ thấp, dòng điện sẽ được duy trì ở mức tương đối ổn định để duy trì mô-men xoắn đầu ra không đổi.
Khi tốc độ đạt đến một mức độ nhất định, điện thế ngược bên trong động cơ tăng lên, dòng điện sẽ giảm dần, và mô-men xoắn cũng giảm. Do đó, sự sinh nhiệt do hao phí đồng có liên quan đến tốc độ.
Nhìn chung, lượng nhiệt sinh ra cao ở trạng thái tĩnh và tốc độ thấp, và thấp ở tốc độ cao. Tuy nhiên, tổn thất sắt (mặc dù chỉ chiếm một tỷ lệ nhỏ) không thay đổi, và tổng nhiệt lượng của động cơ là tổng của cả hai, vì vậy điều trên chỉ là tình huống tổng quát.
IV. Tác động của nhiệt
Nhiệt độ động cơ, mặc dù nhìn chung không ảnh hưởng đến tuổi thọ động cơ, nên hầu hết khách hàng không cần phải chú ý đến. Tuy nhiên, nhiệt độ cao sẽ gây ra một số tác động tiêu cực.
Ví dụ như hệ số giãn nở nhiệt của các bộ phận bên trong động cơ gây ra các ứng suất cấu trúc khác nhau do sự thay đổi khe hở không khí bên trong, và những thay đổi nhỏ sẽ ảnh hưởng đến phản ứng động học của động cơ, dễ bị mất bước ở tốc độ cao.
Một ví dụ khác là trong một số trường hợp, động cơ không được phép quá nóng, chẳng hạn như thiết bị y tế và thiết bị kiểm tra độ chính xác cao. Do đó, việc kiểm soát nhiệt độ động cơ là rất cần thiết.
五、 giảm nhiệt độ động cơ.
Giảm nhiệt lượng là để giảm tổn hao đồng và tổn hao sắt. Giảm tổn hao đồng có hai hướng: giảm điện trở và dòng điện, điều này đòi hỏi phải lựa chọn động cơ có điện trở và dòng điện định mức nhỏ nhất có thể, ví dụ như động cơ hai pha, có thể sử dụng nối tiếp mà không cần mắc song song.
Nhưng điều này thường mâu thuẫn với yêu cầu về mô-men xoắn và tốc độ cao.
Sau khi đã chọn động cơ, cần tận dụng tối đa chức năng điều khiển dòng điện một nửa tự động và chức năng ngoại tuyến của bộ điều khiển. Chức năng đầu tiên tự động giảm dòng điện khi động cơ ở trạng thái tĩnh, chức năng thứ hai đơn giản là ngắt dòng điện.
Ngoài ra, việc chia nhỏ dòng điện để tạo ra dạng sóng gần giống hình sin, ít sóng hài hơn sẽ giúp giảm nhiệt độ động cơ. Không có nhiều cách để giảm tổn thất sắt, việc sử dụng điện áp cao liên quan đến động cơ điện áp cao, mặc dù sẽ giúp tăng cường đặc tính tốc độ cao, nhưng cũng làm tăng nhiệt độ.
Do đó, chúng ta nên lựa chọn mức điện áp điều khiển phù hợp, có tính đến tốc độ cao, độ mượt mà, nhiệt độ, tiếng ồn và các chỉ số khác.
Thời gian đăng bài: 13/09/2024