หลักการให้ความร้อนของมอเตอร์สเต็ปเปอร์และเทคโนโลยีควบคุมกระบวนการเร่งและลดความเร็ว

หลักการสร้างความร้อนของมอเตอร์สเต็ปเปอร์.

 

 

1. โดยทั่วไปแล้วเราจะเห็นมอเตอร์ทุกชนิด ซึ่งส่วนประกอบภายในประกอบด้วยแกนเหล็กและขดลวดขดลวดมีความต้านทาน เมื่อจ่ายพลังงานจะเกิดการสูญเสีย ขนาดของการสูญเสียเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของความต้านทานและกระแสไฟฟ้า ซึ่งมักเรียกว่าการสูญเสียทองแดง หากกระแสไฟฟ้าไม่ใช่กระแสตรงมาตรฐานหรือคลื่นไซน์ ก็จะเกิดการสูญเสียฮาร์มอนิกด้วย แกนมีผลกระทบจากกระแสไหลวนฮิสเทอรีซิส ในสนามแม่เหล็กสลับก็จะเกิดการสูญเสียเช่นกัน ขนาดของการสูญเสียขึ้นอยู่กับวัสดุ กระแสไฟฟ้า ความถี่ และแรงดันไฟฟ้า ซึ่งเรียกว่าการสูญเสียเหล็ก การสูญเสียทองแดงและการสูญเสียเหล็กจะปรากฏในรูปของความร้อน จึงส่งผลต่อประสิทธิภาพของมอเตอร์ มอเตอร์สเต็ปเปอร์โดยทั่วไปมุ่งเน้นความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งและแรงบิด ประสิทธิภาพจึงค่อนข้างต่ำ กระแสไฟฟ้าโดยทั่วไปค่อนข้างสูง และมีส่วนประกอบฮาร์มอนิกสูง ความถี่ของการสลับกระแสไฟฟ้าก็แปรผันตามความเร็ว ดังนั้นมอเตอร์สเต็ปเปอร์จึงมักเกิดความร้อน และสถานการณ์จะรุนแรงกว่ามอเตอร์กระแสสลับทั่วไป

2. ช่วงที่เหมาะสมของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ความร้อน.

ระดับความร้อนที่มอเตอร์ทนได้นั้น ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับระดับฉนวนภายในของมอเตอร์ ประสิทธิภาพของฉนวนภายในจะทนต่ออุณหภูมิสูง (130 องศาเซลเซียสขึ้นไป) ก่อนที่จะเสียหาย ดังนั้นตราบใดที่อุณหภูมิภายในไม่เกิน 130 องศาเซลเซียส มอเตอร์จะไม่เสียหาย และอุณหภูมิพื้นผิวจะต่ำกว่า 90 องศาเซลเซียสในขณะนั้น

ดังนั้น อุณหภูมิพื้นผิวของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ที่ 70-80 องศาจึงถือว่าปกติ วิธีการวัดอุณหภูมิแบบง่ายๆ โดยใช้เทอร์โมมิเตอร์แบบจุด ก็สามารถประมาณได้คร่าวๆ ดังนี้: ถ้าใช้มือแตะนานกว่า 1-2 วินาที อุณหภูมิไม่เกิน 60 องศา; ถ้าใช้มือแตะเฉยๆ อุณหภูมิประมาณ 70-80 องศา; ถ้าหยดน้ำลงไปแล้วระเหยอย่างรวดเร็ว อุณหภูมิจะสูงกว่า 90 องศา

3, มอเตอร์สเต็ปเปอร์การให้ความร้อนด้วยการเปลี่ยนแปลงความเร็ว

เมื่อใช้เทคโนโลยีการขับเคลื่อนกระแสคงที่ มอเตอร์สเต็ปเปอร์ที่ทำงานนิ่งและด้วยความเร็วต่ำ กระแสไฟฟ้าจะคงที่เพื่อรักษาแรงบิดให้คงที่ เมื่อความเร็วสูงถึงระดับหนึ่ง ศักย์ไฟฟ้าภายในของมอเตอร์จะสูงขึ้น กระแสไฟฟ้าจะค่อยๆ ลดลง และแรงบิดก็จะลดลงด้วย

ดังนั้น สภาวะความร้อนที่เกิดจากการสูญเสียทองแดงจึงขึ้นอยู่กับความเร็ว โดยทั่วไปแล้ว การหมุนด้วยความเร็วต่ำและอยู่กับที่ จะทำให้เกิดความร้อนสูง ในขณะที่ความเร็วสูงจะทำให้เกิดความร้อนต่ำ แต่การสูญเสียเหล็ก (แม้จะมีสัดส่วนน้อยกว่า) การเปลี่ยนแปลงจะไม่เหมือนกัน และความร้อนโดยรวมของมอเตอร์เป็นผลรวมของทั้งสอง ดังนั้นข้างต้นจึงเป็นเพียงสถานการณ์ทั่วไปเท่านั้น

4. ผลกระทบจากความร้อน

แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วความร้อนของมอเตอร์จะไม่ส่งผลกระทบต่ออายุการใช้งานของมอเตอร์ และลูกค้าส่วนใหญ่ไม่จำเป็นต้องใส่ใจ แต่หากเกิดความร้อนสูงเกินไป อาจส่งผลเสียบางประการ เช่น ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกันของชิ้นส่วนภายในมอเตอร์ จะทำให้ความเครียดของโครงสร้างเปลี่ยนแปลงไป และการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในช่องว่างอากาศภายในจะส่งผลต่อการตอบสนองแบบไดนามิกของมอเตอร์ ทำให้การก้าวเดินที่ความเร็วสูงเป็นไปได้ยาก อีกตัวอย่างหนึ่งคือ ในบางโอกาสไม่อนุญาตให้มอเตอร์ร้อนเกินไป เช่น อุปกรณ์ทางการแพทย์และอุปกรณ์ทดสอบที่มีความแม่นยำสูง เป็นต้น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องควบคุมความร้อนของมอเตอร์

5. วิธีลดความร้อนของมอเตอร์

การลดการเกิดความร้อน คือการลดการสูญเสียทองแดงและการสูญเสียเหล็ก การลดการสูญเสียทองแดงทำได้สองทาง คือลดทั้งความต้านทานและกระแสไฟฟ้า ซึ่งจำเป็นต้องเลือกมอเตอร์ที่มีความต้านทานและกระแสไฟฟ้าพิกัดต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ สำหรับมอเตอร์สองเฟส สามารถใช้มอเตอร์แบบอนุกรมได้โดยไม่ต้องใช้มอเตอร์แบบขนาน แต่สิ่งนี้มักขัดแย้งกับข้อกำหนดของแรงบิดและความเร็วสูง สำหรับมอเตอร์ที่เลือก ควรใช้ฟังก์ชันควบคุมกระแสครึ่งหนึ่งอัตโนมัติและฟังก์ชันออฟไลน์ของไดรฟ์ให้เกิดประโยชน์สูงสุด ฟังก์ชันแรกจะลดกระแสโดยอัตโนมัติเมื่อมอเตอร์หยุดทำงาน และฟังก์ชันหลังจะตัดกระแสออกโดยอัตโนมัติ

นอกจากนี้ การขับเคลื่อนแบบแบ่งย่อย เนื่องจากรูปคลื่นกระแสไฟฟ้าใกล้เคียงกับคลื่นไซน์ มีฮาร์โมนิกน้อยลง จึงทำให้มอเตอร์ร้อนน้อยลง มีหลายวิธีในการลดการสูญเสียเหล็ก และระดับแรงดันไฟฟ้าก็เกี่ยวข้องกับเรื่องนี้ แม้ว่ามอเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยแรงดันไฟฟ้าสูงจะทำให้ความเร็วสูงขึ้น แต่ก็ทำให้เกิดความร้อนมากขึ้นด้วย ดังนั้นเราควรเลือกแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสม โดยคำนึงถึงความเร็วสูง ความราบรื่น ความร้อน เสียงรบกวน และตัวชี้วัดอื่นๆ

เทคนิคการควบคุมกระบวนการเร่งความเร็วและลดความเร็วของมอเตอร์สเต็ปเปอร์

ด้วยการใช้งานมอเตอร์สเต็ปเปอร์อย่างแพร่หลาย การศึกษาเกี่ยวกับการควบคุมมอเตอร์สเต็ปเปอร์จึงเพิ่มมากขึ้นเช่นกัน หากในขณะเริ่มต้นหรือเร่งความเร็ว พัลส์ของสเต็ปเปอร์เปลี่ยนแปลงเร็วเกินไป โรเตอร์จะเกิดความเฉื่อยและไม่สามารถตามการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณไฟฟ้าได้ ส่งผลให้เกิดการติดขัดหรือสูญเสียสเต็ป และในขณะหยุดหรือลดความเร็วด้วยเหตุผลเดียวกัน อาจทำให้เกิดการโอเวอร์สเต็ปได้ เพื่อป้องกันการติดขัด การสูญเสียสเต็ป และการโอเวอร์สเต็ป จึงควรปรับปรุงความถี่ในการทำงานและเพิ่มการควบคุมความเร็วของมอเตอร์สเต็ปเปอร์

ความเร็วของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ขึ้นอยู่กับความถี่พัลส์ จำนวนฟันของโรเตอร์ และจำนวนจังหวะการสั่น ความเร็วเชิงมุมของมอเตอร์เป็นสัดส่วนกับความถี่พัลส์และซิงโครไนซ์กับเวลาของพัลส์ ดังนั้น หากจำนวนฟันของโรเตอร์และจำนวนจังหวะการสั่นคงที่ ความเร็วที่ต้องการสามารถทำได้โดยการควบคุมความถี่พัลส์ เนื่องจากมอเตอร์สเต็ปเปอร์เริ่มทำงานด้วยแรงบิดซิงโครนัส ความถี่เริ่มต้นจึงไม่สูงเพื่อป้องกันการเสียจังหวะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อกำลังเพิ่มขึ้น เส้นผ่านศูนย์กลางของโรเตอร์เพิ่มขึ้น ความเฉื่อยเพิ่มขึ้น และความถี่เริ่มต้นและความถี่การทำงานสูงสุดอาจแตกต่างกันได้มากถึงสิบเท่า

ลักษณะความถี่เริ่มต้นของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ทำให้มอเตอร์สเต็ปเปอร์ไม่สามารถสตาร์ทด้วยความเร็วถึงความถี่ใช้งานโดยตรง แต่ต้องมีกระบวนการสตาร์ท กล่าวคือ ค่อยๆ เพิ่มความเร็วจากระดับต่ำไปจนถึงความเร็วใช้งาน และเมื่อหยุดแล้ว ความถี่ใช้งานไม่สามารถลดลงเหลือศูนย์ทันที แต่ต้องมีกระบวนการค่อยๆ ลดความเร็วจากระดับสูงลงเหลือศูนย์เช่นกัน

 

แรงบิดเอาต์พุตของมอเตอร์สเต็ปเปอร์จะลดลงเมื่อความถี่พัลส์เพิ่มขึ้น ยิ่งความถี่เริ่มต้นสูง แรงบิดเริ่มต้นก็จะยิ่งน้อยลง ความสามารถในการขับเคลื่อนโหลดก็จะยิ่งแย่ลง การเริ่มต้นจะทำให้เกิดการสูญเสียขั้น และเมื่อหยุดจะเกิดการโอเวอร์ชูต เพื่อให้มอเตอร์สเต็ปเปอร์ถึงความเร็วที่ต้องการได้อย่างรวดเร็วโดยไม่สูญเสียขั้นหรือโอเวอร์ชูต สิ่งสำคัญคือการทำให้กระบวนการเร่งความเร็ว แรงบิดเร่งความเร็วที่ต้องการนั้นต้องใช้แรงบิดที่มอเตอร์สเต็ปเปอร์ให้มาอย่างเต็มที่ในแต่ละความถี่การทำงาน และไม่ควรเกินแรงบิดนี้ ดังนั้น การทำงานของมอเตอร์สเต็ปเปอร์โดยทั่วไปจึงต้องผ่านสามขั้นตอน ได้แก่ การเร่งความเร็ว ความเร็วคงที่ และการลดความเร็ว โดยเวลาในกระบวนการเร่งความเร็วและลดความเร็วควรสั้นที่สุด และเวลาคงที่ควรยาวที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในงานที่ต้องการการตอบสนองอย่างรวดเร็ว เวลาตั้งแต่เริ่มต้นจนถึงสิ้นสุดการทำงานต้องสั้นที่สุด ซึ่งต้องใช้กระบวนการเร่งความเร็ว ลดความเร็วให้สั้นที่สุด ในขณะที่ความเร็วสูงสุดอยู่ที่ความเร็วคงที่

 

นักวิทยาศาสตร์และช่างเทคนิคทั้งในและต่างประเทศได้ทำการวิจัยมากมายเกี่ยวกับเทคโนโลยีการควบคุมความเร็วของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ และได้สร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับการควบคุมการเร่งและลดความเร็วหลายแบบ เช่น แบบจำลองเลขชี้กำลัง แบบจำลองเชิงเส้น เป็นต้น และบนพื้นฐานของแบบจำลองเหล่านี้ ได้ออกแบบและพัฒนาวงจรควบคุมต่างๆ เพื่อปรับปรุงลักษณะการเคลื่อนที่ของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ เพื่อส่งเสริมขอบเขตการใช้งานของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ การเร่งและลดความเร็วแบบเลขชี้กำลังคำนึงถึงลักษณะเฉพาะของแรงบิดและความถี่ของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ เพื่อให้แน่ใจว่ามอเตอร์สเต็ปเปอร์เคลื่อนที่โดยไม่เสียจังหวะ และยังใช้ประโยชน์จากลักษณะเฉพาะของมอเตอร์ได้อย่างเต็มที่ ลดเวลาในการยก แต่เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของภาระมอเตอร์ จึงทำได้ยาก ในขณะที่การเร่งและลดความเร็วเชิงเส้นพิจารณาเฉพาะความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วเชิงมุมและพัลส์ในช่วงความสามารถในการรับภาระของมอเตอร์เท่านั้น ไม่ได้คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้า สภาพแวดล้อมของภาระ และลักษณะเฉพาะอื่นๆ วิธีการเร่งความเร็วแบบนี้จึงมีความคงที่ ข้อเสียคือไม่ได้พิจารณาเอาต์พุตของมอเตอร์สเต็ปเปอร์อย่างเต็มที่ ด้วยลักษณะการเปลี่ยนแปลงความเร็ว สเต็ปเปอร์มอเตอร์ที่ความเร็วสูงจะเกิดการสั่นแบบไม่ตรงจังหวะ

 

นี่คือบทนำเกี่ยวกับหลักการให้ความร้อนและเทคโนโลยีควบคุมกระบวนการเร่ง/ลดความเร็วของมอเตอร์สเต็ปเปอร์

หากคุณต้องการติดต่อและร่วมมือกับเรา โปรดอย่าลังเลที่จะติดต่อเรา!

เราทำงานร่วมกับลูกค้าอย่างใกล้ชิด รับฟังความต้องการของพวกเขา และดำเนินการตามคำขอ เราเชื่อว่าความร่วมมือที่เป็นประโยชน์ต่อทั้งสองฝ่ายนั้นขึ้นอยู่กับคุณภาพของผลิตภัณฑ์และการบริการลูกค้า