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步進電機發熱發燙不轉原因分析

2022-04-29 | 文章出處：漢德保 | 人氣：2198

步進電機發熱發燙不轉原因分析，步進電機啟動后會有一個抑制轉動作用的工作電流，就像是電梯懸停在半空中的狀態。就是這個電流，會引起電機發熱，這個是正常現象。

步進電機最有意義的一個優點就是在開環系統里可以實現精確的控制。開環控制意味著不需要關于(轉子)位置方面的反饋信息。這種控制避免了使用昂貴的傳感器以及象光學編碼器這樣的反饋設備，因為只需要跟蹤輸入的步進脈沖就可以知道(轉子)的位置。最近部分客戶向我們山社電機工程師反映步進電機也容易出現發熱的問題，那么遇到這種情況該怎么解決呢?

1、減少步進電機發熱，減少發熱就是減少銅損和鐵損。減少銅損有兩個方向，減少電陰和電流，這就要求在選型時盡量選擇電阻小和額定電流小的電機，對兩相步進電機，能用串聯的電機就不用并聯電機，但是這往往與力矩和高速的要求相抵觸。

2、對于已經選定的電機，則應充分利用驅動器的自動半流控制功能和脫機功能，前者在電機處于靜態時自動減少電流，后者干脆將電流切斷。

3、另外，細分步進電機驅動器由于電流波形接近正弦，諧波少，電機發熱也會較少。減少鐵損的辦法不多，電壓等級與之有關，高壓驅動電機雖然會帶來高速特性的提升，但也帶來發熱的增加。

4、應當選擇合適的驅動電機電壓等級，兼顧高帶性、平穩性和發熱、噪音等指標。

步進電機發熱雖然一般不會影響電機的壽命，對大多數客戶沒必要理會。但是嚴重時會帶來一些負面影響。如步進電機內部各部分熱膨脹系數不同導致結構應力的變化和內部氣隙的微小變化，會影響步進電機的動態響應，高速會容易失步。又如有些場合不允許步進電機的過度發熱，如醫療器械和高精度的測試設備等。因此對步進電機的發熱應當進行必要的控制。電機發熱的原因有這幾個方面：

1、驅動器所設的電流比電機的額定電流大

2、電機的轉速過快

3、電機本身的慣量和定位轉矩大，所以即使是中速運轉也會發熱，但不影響電機的壽命。電機的退磁點在130-200℃，所以電機在70-90℃屬于正常現象，只要小于130℃就一般沒有什么問題，如果真的感覺過熱，就把驅動器的電流設成電機額定電流的70%左右或者電機的轉速降低一些。

步進電機作為一種數字式執行元件，在運動控制系統中已經得到了廣泛的應用。許多用戶朋友在使用步進電機的時候，感覺電機工作時有較大的發熱，心存疑慮，不知這種現象是否正常。實際上發熱是步進電機的一個普遍現象，但怎樣的發熱程度才算正常，以及如何盡量減小步進電機發熱呢？

以下我們為大家做一些簡單的分，希望可以在實際的工作中得到切實的應用：

1、電機發熱的原理：

我們通常見到的各類電機，內部都是有鐵芯和繞組線圈的。繞組有電阻，通電會產生損耗，損耗大小與電阻和電流的平方成正比，這就是我們常說的銅損，如果電流不是標準的直流或正弦波，還會產生諧波損耗；鐵心有磁滯渦流效應，在交變磁場中也會產生損耗，其大小與材料，電流，頻率，電壓有關，這叫鐵損。銅損和鐵損都會以發熱的形式表現出來，從而影響電機的效率。步進電機一般追求定位精度和力矩輸出，效率比較低，電流一般比較大，且諧波成分高，電流交變的頻率也隨轉速而變化，因而步進電機普遍存在發熱情況，且情況比一般交流電機嚴重。

2、步進電機發熱的合理范圍：

電機發熱允許到什么程度，主要取決于電機內部絕緣等級。內部絕緣性能在高溫下(130度以上)才會被破壞。所以只要內部不超過130度，電機不會損環，而這時表面溫度會在90度以下。所以，步進電機表面溫度在70-80度都是正常的。簡單的溫度測量方法有用點溫計的，也可以粗略判斷：用手可以觸摸1-2秒以上，不超過60度；用手只能碰一下，大約在70-80度；滴幾滴水迅速氣化，則90度以上了。

3、步進電機發熱隨速度變化的情況：

采用恒流驅動技術時，步進電機在靜態和低速下，電流會維持恒定，以保持恒力矩輸出。速度高到一定程度，電機內部反電勢升高，電流將逐步下降，力矩也會下降。因此，因銅損帶來的發熱情況就與速度相關了。靜態和低速時一般發熱高，高速時發熱低。但是鐵損(雖然占的比例較小)變化的情況卻不盡然，而電機整個的發熱是二者之和，所以上述只是一般情況。

4、發熱帶來的影響：

電機發熱雖然一般不會影響電機的壽命，對大多數客戶沒必要理會。但是嚴重時會帶來一些負面影響。如電機內部各部分熱膨脹系數不同導致結構應力的變化和內部氣隙的微小變化，會影響電機的動態響應，高速會容易失步。又如有些場合不允許電機的過度發熱，如醫療器械和高精度的測試設備等。因此對電機的發熱應當進行必要的控制。

5、如何減少電機的發熱：

減少發熱，就是減少銅損和鐵損。減少銅損有兩個方向，減少電阻和電流，這就要求在選型時盡量選擇電阻小和額定電流小的電機，對兩相電機，能用串聯的電機就不用并聯電機。但是這往往與力矩和高速的要求相抵觸。對于已經選定的電機，則應充分利用驅動器的自動半流控制功能和脫機功能，前者在電機處于靜態時自動減少電流，后者干脆將電流切斷。另外，細分驅動器由于電流波形接近正弦，諧波少，電機發熱也會較少。減少鐵損的辦法不多，電壓等級與之有關，高壓驅動的電機雖然會帶來高速特性的提升，但也帶來發熱的增加。所以應當選擇合適的驅動電壓等級，兼顧高速性，平穩性和發熱，噪音等指標。

對于各種步進電機而言，內部都是由鐵芯和繞組線圈組成的。繞組有電阻，通電會產生損耗，損耗大小與電阻和電流的平方成正比，這就是我們常說的銅隕，如果電流不是標準的直流或正弦波，還會產生諧波損耗；鐵心有磁滯渦流效應，在交變磁場中也會產生損耗，其大小與材料、電流、頻率、電壓有關，這叫鐵損。銅損和鐵損都會以發熱的形式表現出來，從而影響電機的效率。步進電機一般追求定位精度和力矩輸出，效率比較低，電流一般比較大，且諧波成分高，電流交變的頻率也隨轉速而變化，因而步進電機普遍存在發熱情況，且情況比一般交流電機嚴重。