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電機長時間空載運行與負載運行,哪種情況更容易發熱?

Tags: S系列斜齒輪蝸輪減速機    發布時間: 2020-05-15
在驅動電流/電壓和轉速相同前提下,帶載驅動的發熱量應該大于空載驅動,其理由是:

1.由于視在驅動電流相同,因而表面上銅損對發熱的貢獻基本相同;

2.但是由于帶載驅動條件下,電機繞組的電流變化率高于空載條件,因而會導致實際的鐵損加大;

3.而且高變化率的電流會加重繞組電流的集膚效應,從另一個側部分增加銅損;

4.帶載工作時,電機軸往往受到軸向負載影響,阻尼加大,導致阻尼發熱增多。

5.微觀上,空載時,電機對外做功很小,不必從電源吸取更多的能量,此時從電源側看,供給能量除少部分克服空載阻尼外,主要用于補充繞組的焦耳能量損失。diangon.com相應地,繞組中流過的電流主要源自繞組的電感儲能和續流作用,直接由電源供給的電流則只占很少一部分,遠小于繞組總電流,因而此時電流變化率很小。

6.帶載后,電機開始對外做功,做功量取決于負載力矩和轉速,此時電機必須從電源吸取足夠多的能量以對抗負載造成的能量輸出,只要負載足夠大,從電源側看,供給能量除少部分克服空載阻尼以及用于補充繞組的焦耳能量損失外,大部分能量都用于克服負載做功了,而這部分能量是每次由PWM周期或斬波周期中由電源注入繞組的。相應地,繞組中流過的電流中就有不小的一部分直接來自電源的周期性供給,因而此時繞組中電流的微觀變化率增大。

7.這一過程也可以用功角來解釋,空載時,步進電機功角很小,繞組電流矢量與反電勢矢量的點積很小,繞組電流基本源自繞組電感的續流作用,消耗很小,微觀電流變化率很;帶載時,步進電機功角擴大,繞組電流矢量與反電勢矢量的點積增大,由于需對外做功,繞組電流消耗增大,來自電源的周期性電流注入和補充增多,微觀電流變化率變大。

另外,只要是在正常的帶載范圍內,步進電機帶負載的轉速和空載沒有區別。步進電機控制器工作在恒流斬波環境,當電源,控制器,電機都連好以后,對于電源來說,其負載是恒定的,不管電機的負載如何變化,電源的電壓,電流都不會變化(假定電源為穩壓電源),所謂恒流斬波,僅僅是通過斬波的方式來達到恒流的目的,即電源所提供的能量由控制器和電機來共同消耗,電機取用的能量僅僅是電源提供的一部分,還有一部分消耗在控制器上了,步進電機的空載發熱源自銅損,鐵損和電機軸的阻尼負載;帶載發熱也同樣源自銅損,鐵損和電機軸的阻尼負載。



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