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德國SEW電機驅動器發熱是什麽情況,如何減小?
點擊次數:231 發布時間:2020-12-09

    德國SEW電機驅動器發熱是什麽情況,如何減小?
    德國SEW電機作為一種數字式執行元件,在運動控製係統中得到廣泛的應用。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,質疑這種現象是否正常。實際上發熱是步進電機驅動器的一個普遍現象,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?
    首先,要了解步進電機為什麽會發熱對於各種步進電機而言,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,這就是绿巨人app官网常說的銅損,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。
    德國SEW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。再者,將步進電機發熱控製在合理範圍內電機發熱允許到什麽程度,主要取決於電機內部絕緣等級。內部絕緣性能在高溫下(130度以上)才會被破壞。所以隻要內部不超過130度,電機便不會損壞,而這時表麵溫度會在90度以下。所以,步進電機表麵溫度在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;用手隻能碰一下,大約在70-80度;滴幾滴水迅速氣化,則90度以上了;當然也可以用測溫槍來檢測。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,電流會維持相對恒定,以保持恒力矩輸出。
    德國SEW電機速度高到一定程度,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,所以上述隻是一般情況。
    德國SEW電機發熱雖然一般不會影響電機的壽命,對大多數客戶來說沒必要理會。但是,嚴重的發熱會帶來一些負麵影響。如電機內部各部分熱膨脹係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。
    德國SEW電機Z後,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並聯電機。但是這往往與力矩和高速的要求相抵觸。對於已經選定的電機,則應充分利用驅動器的自動半流控製功能和脫機功能,前者在電機處於靜態時自動減少電流,後者幹脆將電流切斷。另外,細分驅動器由於電流波形接近正弦,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。
    它根據給定值r(t)與實際輸出值c(t)構成控製偏差e(t),將偏差的比例、積分和微分通過線性組合構成控製量,對被控對象進行控製。文獻將集成位置傳感器用於二相混合式步進電機中,以位置檢測器和矢量控製為基礎,設計出了一個可自動調節的PI速度控製器,此控製器在變工況的條件下能提供令人滿意的瞬態特性。文獻根據步進電機的數學模型,設計了步進電機的PID控製係統,采用PID控製算法得到控製量,從而控製電機向位置運動。Z後,通過仿真驗證了該控製具有較好的動態響應特性。采用PID控製器具有結構簡單、魯棒性強、可靠性高等優點,但是它無法有效應對係統中的不確定信息。
    德國SEW電機是在20世紀50年代發展起來的自動控製領域的一個分支。它是隨著控製對象的複雜化,當動態特性不可知或發生不可預測的變化時,為得到高性能的控製器而產生的。其主要優點是容易實現和自適應速度快,能有效地克服電機模型參數的緩慢變化所引起的影響,是輸出信號跟蹤參考信號。文獻研究者根據步進電機的線性或近似線性模型推導出了全局穩定的自適應控製算法,這些控製算法都嚴重依賴於電機模型參數。文獻將閉環反饋控製與自適應控製結合來檢測轉子的位置和速度,通過反饋和自適應處理,按照優化的升降運行曲線,自動地發出驅動的脈衝串,提高了電機的拖動力矩特性,同時使電機獲得更精確的位置控製和較高較平穩的轉速。
    目前,很多學者將自適應控製與其他控製方法相結合,以解決單純自適應控製的不足。文獻設計的魯棒自適應低速伺服控製器,確保了轉動脈矩的Z大化補償及伺服係統低速高精度的跟蹤控製性能。文獻實現的自適應模糊PID控製器可以根據輸入誤差和誤差變化率的變化,通過模糊推理在線調整PID參數,實現對步進電機的自適應控製,從而有效地提高係統的響應時間、計算精度和抗幹擾性。
    德國SEW電機電機高性能控製的理論基礎,可以改善電機的轉矩控製性能。它通過磁場定向將定子電流分為勵磁分量和轉矩分量分別加以控製,從而獲得良好的解耦特性,因此,矢量控製既需要控製定子電流的幅值,又需要控製電流的相位。由於步進電機不僅存在主電磁轉矩,還有由於雙凸結構產生的磁阻轉矩,且內部磁場結構複雜,非線性較一般電機嚴重得多,所以它的矢量控製也較為複雜。推導出了二相混合式步進電機d-q軸數學模型,以轉子永磁磁鏈為定向坐標係,令直軸電流id=0,電動機電磁轉矩與iq成正比,用PC機實現了矢量控製係統。係統中使用傳感器檢測電機的繞組電流和轉自位置,用PWM方式控製電機繞組電流。文推導出基於磁網絡的二相混合式步進電機模型,給出了其矢量控製位置伺服係統的結構,采用神經網絡模型參考自適應控製策略對係統中的不確定因素進行實時補償,通過Z大轉矩/電流矢量控製實現電機的高效控製。

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