Phân tích nguyên nhân gây nóng động cơ bước

Lý do thứ nhất.

Một trong những lợi thế ý nghĩa nhất củađộng cơ bướcĐây là khả năng điều khiển chính xác có thể đạt được trong một hệ thống vòng hở. Điều khiển vòng hở có nghĩa là không cần thông tin phản hồi về vị trí (của rôto).

Phương pháp điều khiển này tránh việc sử dụng các cảm biến và thiết bị phản hồi đắt tiền như bộ mã hóa quang học, vì chỉ cần theo dõi các xung bước đầu vào để biết vị trí của (rôto). Gần đây, một số khách hàng đã phản ánh với các kỹ sư động cơ Shangshe của chúng tôi rằng động cơ bước cũng dễ gặp vấn đề về nhiệt, vậy làm thế nào để giải quyết tình trạng này? 

1, giảmđộng cơ bướcViệc giảm nhiệt nhằm mục đích giảm tổn hao đồng và tổn hao sắt. Giảm tổn hao đồng theo hai hướng, giảm âm điện và dòng điện, điều này đòi hỏi phải lựa chọn điện trở nhỏ và dòng điện định mức càng nhỏ càng tốt khi sử dụng động cơ. Động cơ bước hai pha có thể được sử dụng nối tiếp chứ không phải song song, nhưng điều này thường mâu thuẫn với yêu cầu về mô-men xoắn và tốc độ cao.

2. 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 dừng hoạt động, chức năng thứ hai đơn giản là ngắt dòng điện.

3. Ngoài ra, do dạng sóng dòng điện của động cơ bước phân chia gần giống hình sin, ít sóng hài hơn nên động cơ sẽ ít bị nóng lên. Có một vài cách để giảm tổn hao sắt, mức điện áp có liên quan đến điều này, việc sử dụng điện áp cao cho động cơ tuy sẽ làm tăng đặc tính tốc độ cao nhưng cũng làm tăng lượng nhiệt sinh ra. 

4. Nên chọn mức điện áp động cơ phù hợp, có tính đến dải điện áp cao, độ êm ái, nhiệt độ, tiếng ồn và các chỉ số khác.

Lý do thứ hai.

Mặc dù nhiệt độ của động cơ bước thường không ảnh hưởng đến tuổi thọ của động cơ, và đối với hầu hết khách hàng thì không cần phải chú ý đến. Tuy nhiên, nếu ảnh hưởng nghiêm trọng sẽ gây ra một số tác hại. Ví dụ, hệ số giãn nở nhiệt bên trong của động cơ bước, sự thay đổi ứng suất cấu trúc khác nhau và những thay đổi nhỏ trong khe hở không khí bên trong sẽ ảnh hưởng đến phản ứng động của động cơ bước, dễ bị mất bước ở tốc độ cao. Một ví dụ khác là trong một số trường hợp, động cơ bước không được phép sinh nhiệt quá mức, chẳng hạn như thiết bị y tế và thiết bị kiểm tra độ chính xác cao. Do đó, việc kiểm soát nhiệt độ của động cơ bước là cần thiết. Nhiệt độ của động cơ phát sinh từ những khía cạnh này.

1. Dòng điện do bộ điều khiển cài đặt lớn hơn dòng điện định mức của động cơ.

2. Tốc độ của động cơ quá nhanh

3. Bản thân động cơ có quán tính và mô-men xoắn định vị lớn, vì vậy ngay cả khi hoạt động ở tốc độ trung bình cũng sẽ nóng lên, nhưng không ảnh hưởng đến tuổi thọ của động cơ. Điểm khử từ của động cơ nằm trong khoảng 130-200 ℃, vì vậy nhiệt độ động cơ ở mức 70-90 ℃ là hiện tượng bình thường, miễn là dưới 130 ℃ thường không có vấn đề gì. Nếu bạn thực sự cảm thấy quá nóng, hãy đặt dòng điện dẫn động ở mức khoảng 70% dòng điện định mức của động cơ hoặc giảm tốc độ động cơ một chút.

Lý do thứ ba.

Động cơ bước, với vai trò là phần tử truyền động kỹ thuật số, đã 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 tỏa nhiệt lớn, thắc mắc không biết hiện tượng này có bình thường hay không. Thực tế, nhiệt lượng tỏa ra 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 lượng tỏa ra từ động cơ bước?

 

Sau đây chúng ta sẽ thực hiện một số phân loại đơn giản, hy vọng sẽ hữu ích trong công việc thực tế:

1. Nguyên lý làm nóng động cơ

Chúng ta thường thấy ở tất cả các loại động cơ, lõi bên trong và cuộn dây. Cuộn dây có điện trở, khi được cấp điện sẽ tạo ra tổn hao, độ lớn của tổn hao tỷ lệ thuận với bình phương điện trở và cường độ dòng điện, thường được gọi là tổn hao đồng; nếu dòng điện không phải là dòng điện một chiều chuẩn hoặc sóng sin, thì còn có tổn hao hài; lõi có hiệu ứng dòng điện xoáy trễ, trong từ trường xoay chiều cũng sẽ tạo ra tổn hao, độ lớn của tổn hao tỷ lệ thuận với vật liệu, cường độ 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 nhiệt, do đó ảnh hưởng đến hiệu suất của động cơ. Động cơ bước thường theo đuổi độ chính xác định vị và mô-men xoắn đầu ra, hiệu suất tương đối thấp, dòng điện thường tương đối lớn và có nhiều thành phần hài, tần số dao động của dòng điện cũng thay đổi theo tốc độ, do đó động cơ bước thường sinh nhiệt, và tình trạng này nghiêm trọng hơn so với động cơ AC thông thường.

Động cơ bước 2 có phạm vi nhiệt độ hợp lý

Mức độ sinh nhiệt cho phép của động cơ phụ thuộc phần lớn vào mức độ cách điện bên trong của động cơ. Lớp cách điện bên trong chỉ bị phá hủy ở nhiệt độ cao (trên 130 độ). Vì vậy, miễn là nhiệt độ bên trong không vượt quá 130 độ, động cơ sẽ không làm hỏng vòng cách điện, và nhiệt độ bề mặt sẽ dưới 90 độ. Do đó, nhiệt độ bề mặt động cơ bước trong khoảng 70-80 độ là bình thường. Phương pháp đo nhiệt độ đơn giản bằng nhiệt kế điểm có thể hữu ích, bạn cũng có thể ước tính sơ bộ: nếu dùng tay chạm vào hơn 1-2 giây, nhiệt độ không quá 60 độ; nếu chỉ dùng tay chạm vào, nhiệt độ khoảng 70-80 độ; nếu vài giọt nước nhanh chóng bốc hơi, nhiệt độ trên 90 độ.

Hệ thống sưởi bằng 3 động cơ bước với khả năng điều chỉnh tốc độ.

Khi sử dụng công nghệ điều khiển dòng điện không đổi, ở trạng thái tĩnh và tốc độ thấp, dòng điện của động cơ bước sẽ duy trì không đổi để giữ cho mô-men xoắn đầu ra không đổi. Khi tốc độ tăng đến một mức nhất định, điện thế ngược bên trong động cơ tăng lên, dòng điện sẽ giảm dần, và mô-men xoắn cũng giảm theo. Do đó, tình trạng sinh nhiệt do hao hụt đồng sẽ phụ thuộc vào tốc độ. Trạng thái tĩnh và tốc độ thấp thường sinh nhiệt cao, trong khi tốc độ cao sinh nhiệt thấp. Nhưng sự thay đổi do hao hụt sắt (mặc dù với tỷ lệ nhỏ hơn) không giống nhau, và tổng nhiệt lượng của động cơ là tổng của cả hai, vì vậy trên chỉ là tình huống tổng quát.

4. Nhiệt lượng sinh ra do tác động

Mặc dù nhiệt độ động cơ thường không ảnh hưởng đến tuổi thọ của động cơ, và đa số khách hàng không cần phải chú ý đến nó. Tuy nhiên, nếu vấn đề này nghiêm trọng, nó sẽ gây ra một số tác động tiêu cực. Ví dụ, hệ số giãn nở nhiệt khác nhau của các bộ phận bên trong động cơ dẫn đến sự thay đổi ứng suất kết cấu và những thay đổi nhỏ trong khe hở không khí bên trong sẽ ảnh hưởng đến khả năng phản ứng động học của động cơ, dễ bị giảm tốc ở tốc độ cao. Một ví dụ khác là trong một số trường hợp không được phép động cơ quá nóng, chẳng hạn như thiết bị y tế và thiết bị kiểm tra độ chính xác cao. Do đó, cần phải kiểm soát sự sinh nhiệt của động cơ khi cần thiết.

 5. Làm thế nào để giảm nhiệt độ của động cơ?

Giảm sinh nhiệt đồng nghĩa với việc giảm tổn hao đồng và tổn hao sắt. Giảm tổn hao đồng theo hai hướng: giảm điện trở và dòng điện, điều này đòi hỏi phải chọn động cơ có điện trở nhỏ và dòng điện định mức càng nhỏ càng tốt. Đối với động cơ hai pha, có thể sử dụng động cơ mắc nối tiếp mà không cần mắc song song. Tuy nhiên, điều này thường mâu thuẫn với yêu cầu về mô-men xoắn và tốc độ cao. Đối với động cơ đã chọn, 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 dừng hoạt động, còn chức năng thứ hai đơn giản là ngắt dòng điện. Ngoài ra, với bộ điều khiển phân chia, do dạng sóng dòng điện gần với hình sin, ít sóng hài hơn, nên động cơ cũng sẽ ít bị nóng lên. Có một số cách để giảm tổn hao sắt, và mức điện áp có liên quan đến điều này. Mặc dù động cơ được điều khiển bằng điện áp cao sẽ làm tăng đặc tính tốc độ cao, nhưng nó cũng làm tăng sinh nhiệt. Vì vậy, cần phải chọn mức điện áp điều khiển phù hợp, có tính đến tốc độ cao, độ êm ái và nhiệt độ, tiếng ồn và các chỉ số khác.

Đối với tất cả các loại động cơ bước, bên trong chúng được cấu tạo bởi lõi sắt và cuộn dây. Cuộn dây có điện trở, khi được cấp điện sẽ tạo ra tổn hao, độ lớn của tổn hao tỷ lệ thuận với bình phương điện trở và dòng điện, thường được gọi là tổn hao đồng, nếu dòng điện không phải là dòng điện một chiều chuẩn hoặc sóng sin thì sẽ có thêm tổn hao hài; lõi có hiệu ứng dòng điện xoáy trễ, trong từ trường xoay chiều cũng sẽ tạo ra tổn hao, độ lớn của tổn hao phụ thuộc vào vật liệu, dòng điện, tần số, điện áp, được gọi là tổn hao sắt. Tổn hao đồng và tổn hao sắt sẽ biểu hiện dưới dạng nhiệt, do đó ảnh hưởng đến hiệu suất của động cơ. Động cơ bước thường theo đuổi độ chính xác định vị và mô-men xoắn đầu ra, hiệu suất tương đối thấp, dòng điện thường tương đối lớn và có thành phần hài cao, tần số dao động của dòng điện cũng thay đổi theo tốc độ, do đó động cơ bước thường tỏa nhiệt, và tình trạng này nghiêm trọng hơn so với động cơ AC thông thường.