การวิเคราะห์สาเหตุความร้อนของมอเตอร์สเต็ปเปอร์

เหตุผลที่หนึ่ง

ข้อดีที่มีความหมายมากที่สุดประการหนึ่งของมอเตอร์สเต็ปเปอร์คือการควบคุมที่แม่นยำซึ่งสามารถทำได้ในระบบวงเปิด การควบคุมวงเปิดหมายความว่าไม่จำเป็นต้องมีข้อมูลป้อนกลับเกี่ยวกับตำแหน่ง (โรเตอร์)

การควบคุมนี้ช่วยหลีกเลี่ยงการใช้เซ็นเซอร์ราคาแพงและอุปกรณ์ตอบรับ เช่น ตัวเข้ารหัสออปติคอล เนื่องจากจำเป็นต้องติดตามเฉพาะพัลส์สเต็ปเปอร์อินพุตเท่านั้นเพื่อทราบตำแหน่งของ (โรเตอร์) เมื่อไม่นานมานี้ ลูกค้าบางรายได้บอกกับวิศวกรมอเตอร์ Shangshe ของเราว่ามอเตอร์สเต็ปเปอร์ก็มักมีปัญหาเรื่องความร้อนเช่นกัน แล้วจะแก้ไขสถานการณ์นี้อย่างไร 

1.ลดมอเตอร์สเต็ปเปอร์ความร้อน ลดความร้อนคือการลดการสูญเสียทองแดงและเหล็ก ลดการสูญเสียทองแดงในสองทิศทาง ลดหยินไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า ซึ่งต้องใช้การเลือกความต้านทานขนาดเล็กและกระแสไฟฟ้าที่กำหนดน้อยที่สุดเมื่อมอเตอร์ มอเตอร์สเต็ปเปอร์สองเฟสสามารถใช้กับมอเตอร์แบบอนุกรม ไม่ใช่มอเตอร์แบบขนาน แต่สิ่งนี้มักจะขัดแย้งกับข้อกำหนดของแรงบิดและความเร็วสูง

2. สำหรับมอเตอร์ที่ถูกเลือก ควรใช้ประโยชน์จากฟังก์ชันควบคุมกระแสครึ่งหนึ่งอัตโนมัติของไดรฟ์และฟังก์ชันออฟไลน์อย่างเต็มที่ โดยฟังก์ชันแรกจะลดกระแสโดยอัตโนมัติเมื่อมอเตอร์หยุดนิ่ง ส่วนฟังก์ชันหลังจะเพียงแค่ตัดกระแส

3 นอกจากนี้ ไดรฟ์มอเตอร์สเต็ปเปอร์แบบแบ่งย่อยเนื่องจากรูปคลื่นปัจจุบันใกล้เคียงกับไซน์ ฮาร์มอนิกน้อยลง ความร้อนของมอเตอร์จะน้อยลง มีวิธีลดการสูญเสียเหล็กอยู่ไม่กี่วิธี ระดับแรงดันไฟฟ้ามีความเกี่ยวข้องกับมัน แม้ว่าไดรฟ์มอเตอร์แรงดันสูงจะส่งผลให้ลักษณะความเร็วสูงเพิ่มขึ้น แต่ก็ทำให้เกิดความร้อนเพิ่มขึ้นด้วยเช่นกัน 

4 ควรเลือกระดับแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์ขับเคลื่อนให้เหมาะสม โดยคำนึงถึงแบนด์สูง ความเรียบ และความร้อน สัญญาณรบกวน และตัวบ่งชี้อื่น ๆ

เหตุผลที่สอง

ความร้อนของมอเตอร์สเต็ปเปอร์แม้ว่าโดยทั่วไปจะไม่ส่งผลกระทบต่ออายุการใช้งานของมอเตอร์ แต่สำหรับลูกค้าส่วนใหญ่ไม่จำเป็นต้องใส่ใจ แต่อย่างจริงจังจะนำมาซึ่งผลเชิงลบบางอย่าง เช่น ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนภายในของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ของแต่ละส่วนมีการเปลี่ยนแปลงของความเค้นโครงสร้างที่แตกต่างกันและการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในช่องว่างอากาศภายในจะส่งผลกระทบต่อการตอบสนองแบบไดนามิกของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ ความเร็วสูงจะสูญเสียขั้นตอนได้ง่าย อีกตัวอย่างหนึ่งคือบางโอกาสไม่อนุญาตให้เกิดความร้อนมากเกินไปในมอเตอร์สเต็ปเปอร์ เช่น อุปกรณ์ทางการแพทย์และอุปกรณ์ทดสอบความแม่นยำสูง ดังนั้นความร้อนของมอเตอร์สเต็ปเปอร์จึงจำเป็นต้องได้รับการควบคุม ความร้อนของมอเตอร์เกิดจากปัจจัยเหล่านี้

1. กระแสที่ไดรเวอร์ตั้งค่าไว้จะมากกว่ากระแสที่กำหนดของมอเตอร์

2. ความเร็วมอเตอร์เร็วเกินไป

3. มอเตอร์มีแรงเฉื่อยและแรงบิดตำแหน่งสูง ดังนั้นแม้การทำงานด้วยความเร็วปานกลางก็จะร้อน แต่ไม่ส่งผลกระทบต่ออายุการใช้งานของมอเตอร์ จุดล้างอำนาจแม่เหล็กของมอเตอร์อยู่ที่ 130-200 ℃ ดังนั้นมอเตอร์ที่อุณหภูมิ 70-90 ℃ จึงเป็นปรากฏการณ์ปกติ ตราบใดที่อุณหภูมิต่ำกว่า 130 ℃ โดยทั่วไปก็ไม่มีปัญหา หากคุณรู้สึกว่าร้อนเกินไปจริงๆ กระแสไดรฟ์จะถูกตั้งไว้ที่ประมาณ 70% ของกระแสมอเตอร์ที่กำหนดหรือความเร็วมอเตอร์เพื่อลดบางส่วน

เหตุผลที่สาม

มอเตอร์สเต็ปเปอร์เป็นองค์ประกอบการทำงานแบบดิจิทัลซึ่งถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบควบคุมการเคลื่อนที่ ผู้ใช้และเพื่อน ๆ หลายคนที่ใช้มอเตอร์สเต็ปเปอร์รู้สึกว่ามอเตอร์ทำงานภายใต้ความร้อนสูง มีข้อสงสัย ไม่ทราบว่าปรากฏการณ์นี้เป็นเรื่องปกติหรือไม่ ในความเป็นจริง ความร้อนเป็นปรากฏการณ์ทั่วไปของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ แต่ความร้อนในระดับใดจึงจะถือว่าปกติ และจะลดความร้อนของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ให้เหลือน้อยที่สุดได้อย่างไร

 

ต่อไปนี้เราจะทำการจำแนกประเภทแบบง่าย ๆ โดยหวังว่าจะอยู่ในการใช้งานจริงของแอปพลิเคชันในทางปฏิบัติ:

หลักการทำความร้อนมอเตอร์ 1 ตัว

เรามักจะเห็นมอเตอร์ทุกประเภทแกนภายในและขดลวด ขดลวดมีค่าความต้านทาน เมื่อได้รับพลังงานจะทำให้เกิดการสูญเสีย ขนาดของการสูญเสียและความต้านทานและกระแสเป็นสัดส่วนกับการสูญเสีย ซึ่งมักเรียกว่าการสูญเสียทองแดง หากกระแสไฟฟ้าไม่ใช่ DC หรือคลื่นไซน์มาตรฐาน แต่ยังรวมถึงการสูญเสียฮาร์มอนิกด้วย แกนมีผลกระแสวนแบบฮิสเทรีซิส ในสนามแม่เหล็กไฟฟ้าสลับก็จะทำให้เกิดการสูญเสีย ขนาดของวัสดุ กระแส ความถี่ แรงดันไฟฟ้า ซึ่งเรียกว่าการสูญเสียเหล็ก การสูญเสียทองแดงและการสูญเสียเหล็กจะปรากฏออกมาในรูปของความร้อน จึงส่งผลต่อประสิทธิภาพของมอเตอร์ โดยทั่วไปแล้วมอเตอร์สเต็ปเปอร์จะมุ่งเน้นที่ความแม่นยำในการวางตำแหน่งและแรงบิดเอาต์พุต ประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำ กระแสไฟฟ้าโดยทั่วไปค่อนข้างใหญ่ และส่วนประกอบฮาร์มอนิกสูง ความถี่ของการสลับกระแสไฟฟ้ายังแตกต่างกันไปตามความเร็ว ดังนั้นโดยทั่วไปแล้วมอเตอร์สเต็ปเปอร์จะมีความร้อน และสถานการณ์จะร้ายแรงกว่ามอเตอร์ AC ทั่วไป

มอเตอร์ 2 สเต็ปเปอร์ ความร้อนช่วงที่เหมาะสม

ขอบเขตที่ความร้อนของมอเตอร์จะได้รับอนุญาตนั้นขึ้นอยู่กับระดับฉนวนภายในของมอเตอร์เป็นส่วนใหญ่ ฉนวนภายในจะถูกทำลายเมื่ออุณหภูมิสูง (สูงกว่า 130 องศา) ดังนั้นตราบใดที่ภายในไม่เกิน 130 องศา มอเตอร์จะไม่ทำให้แหวนเสียหาย และอุณหภูมิพื้นผิวจะต่ำกว่า 90 องศาในจุดนั้น ดังนั้น อุณหภูมิพื้นผิวของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ที่ 70-80 องศาจึงถือเป็นปกติ วิธีการวัดอุณหภูมิแบบง่ายๆ เทอร์โมมิเตอร์แบบจุดมีประโยชน์ คุณยังสามารถระบุได้คร่าวๆ: ด้วยมือสามารถสัมผัสได้มากกว่า 1-2 วินาที ไม่เกิน 60 องศา ด้วยมือสามารถสัมผัสได้เพียงประมาณ 70-80 องศา น้ำหยดสองสามหยดระเหยอย่างรวดเร็ว มากกว่า 90 องศา

มอเตอร์ 3 สเต็ปเปอร์ทำความร้อนพร้อมเปลี่ยนความเร็ว

เมื่อใช้เทคโนโลยีการขับเคลื่อนกระแสคงที่ มอเตอร์สเต็ปเปอร์ที่ความเร็วคงที่และต่ำ กระแสจะคงที่เพื่อรักษาแรงบิดเอาต์พุตให้คงที่ เมื่อความเร็วสูงถึงระดับหนึ่ง ศักย์ไฟฟ้าภายในของมอเตอร์จะเพิ่มขึ้น กระแสจะค่อยๆ ลดลง และแรงบิดก็จะลดลงด้วย ดังนั้น สภาวะความร้อนที่เกิดจากการสูญเสียทองแดงจะขึ้นอยู่กับความเร็ว โดยทั่วไปแล้ว ความเร็วคงที่และความเร็วต่ำจะสร้างความร้อนสูง ในขณะที่ความเร็วสูงจะสร้างความร้อนต่ำ แต่การสูญเสียเหล็ก (แม้ว่าจะมีสัดส่วนที่น้อยกว่า) การเปลี่ยนแปลงจะไม่เหมือนกัน และความร้อนของมอเตอร์ทั้งหมดเป็นผลรวมของทั้งสอง ดังนั้นข้างต้นเป็นเพียงสถานการณ์ทั่วไปเท่านั้น

4 ความร้อนที่เกิดจากแรงกระแทก

แม้ว่าความร้อนของมอเตอร์โดยทั่วไปจะไม่ส่งผลกระทบต่ออายุการใช้งานของมอเตอร์ แต่ลูกค้าส่วนใหญ่ไม่จำเป็นต้องใส่ใจ แต่อย่างจริงจังจะนำมาซึ่งผลกระทบเชิงลบ เช่น ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกันของชิ้นส่วนภายในของมอเตอร์นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในความเครียดโครงสร้างและการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในช่องว่างอากาศภายในจะส่งผลกระทบต่อการตอบสนองแบบไดนามิกของมอเตอร์ ความเร็วสูงจะสูญเสียความเร็วได้ง่าย อีกตัวอย่างหนึ่งคือบางโอกาสไม่อนุญาตให้ความร้อนมากเกินไปของมอเตอร์ เช่น อุปกรณ์ทางการแพทย์และอุปกรณ์ทดสอบความแม่นยำสูง ดังนั้นควรควบคุมการสร้างความร้อนของมอเตอร์ตามความจำเป็น

 5 วิธีลดความร้อนของมอเตอร์

การลดการเกิดความร้อนคือการลดการสูญเสียทองแดงและการสูญเสียเหล็ก ลดการสูญเสียทองแดงในสองทิศทาง ลดความต้านทานและกระแสไฟฟ้า ซึ่งต้องใช้การเลือกความต้านทานขนาดเล็กและกระแสไฟฟ้าที่กำหนดน้อยที่สุดเมื่อมอเตอร์ มอเตอร์สองเฟส สามารถใช้มอเตอร์แบบอนุกรมได้โดยไม่ต้องใช้มอเตอร์ขนาน แต่สิ่งนี้มักจะขัดแย้งกับข้อกำหนดของแรงบิดและความเร็วสูง สำหรับมอเตอร์ที่เลือก ควรใช้ฟังก์ชันควบคุมกระแสครึ่งหนึ่งอัตโนมัติของไดรฟ์และฟังก์ชันออฟไลน์อย่างเต็มที่ ฟังก์ชันแรกจะลดกระแสโดยอัตโนมัติเมื่อมอเตอร์หยุดนิ่ง และฟังก์ชันหลังจะตัดกระแส นอกจากนี้ ไดรฟ์แบบแบ่งย่อย เนื่องจากรูปคลื่นของกระแสใกล้เคียงกับไซน์ ฮาร์มอนิกน้อยลง ความร้อนของมอเตอร์ก็จะน้อยลงเช่นกัน มีวิธีไม่กี่วิธีในการลดการสูญเสียเหล็ก และระดับแรงดันไฟฟ้าก็เกี่ยวข้องกับมัน แม้ว่ามอเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยแรงดันไฟฟ้าสูงจะทำให้ลักษณะความเร็วสูงเพิ่มขึ้น แต่ก็ทำให้ความร้อนเพิ่มขึ้นเช่นกัน ดังนั้น ควรเลือกระดับแรงดันไฟฟ้าของไดรฟ์ที่เหมาะสม โดยคำนึงถึงความเร็วสูง ความราบรื่นและความร้อน เสียงรบกวน และตัวบ่งชี้อื่น ๆ

สำหรับมอเตอร์สเต็ปเปอร์ทุกประเภท ภายในประกอบด้วยแกนเหล็กและขดลวด ขดลวดมีค่าความต้านทาน เมื่อได้รับพลังงานจะทำให้เกิดการสูญเสีย ขนาดของการสูญเสียจะแปรผันตามกำลังสองของความต้านทานและกระแสไฟฟ้า ซึ่งมักเรียกว่าอุกกาบาตทองแดง หากกระแสไฟฟ้าไม่ใช่ DC หรือคลื่นไซน์มาตรฐาน แต่ยังมีการสูญเสียฮาร์มอนิกด้วย แกนมีเอฟเฟกต์กระแสวนแบบฮิสเทรีซิส ในสนามแม่เหล็กไฟฟ้าสลับก็จะทำให้เกิดการสูญเสียเช่นกัน ขนาดของวัสดุ กระแสไฟฟ้า ความถี่ แรงดันไฟฟ้า ซึ่งเรียกว่าการสูญเสียเหล็ก การสูญเสียทองแดงและการสูญเสียเหล็กจะปรากฏออกมาในรูปของความร้อน จึงส่งผลต่อประสิทธิภาพของมอเตอร์ โดยทั่วไปแล้วมอเตอร์สเต็ปเปอร์จะมุ่งเน้นที่ความแม่นยำในการวางตำแหน่งและแรงบิดเอาต์พุต ประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำ กระแสไฟฟ้าโดยทั่วไปค่อนข้างใหญ่ และส่วนประกอบฮาร์มอนิกสูง ความถี่ของการสลับกระแสไฟฟ้ายังแตกต่างกันไปตามความเร็ว ดังนั้นโดยทั่วไปแล้วมอเตอร์สเต็ปเปอร์จะมีความร้อน และสถานการณ์จะร้ายแรงกว่ามอเตอร์ AC ทั่วไป