Principio de calentamiento del motor paso a paso y tecnología de control de procesos de aceleración y desaceleración.

Principio de generación de calor demotor paso a paso.

 

 

1. Normalmente se ven todo tipo de motores, cuyo núcleo interno es de hierro y bobina.El bobinado tiene resistencia, al energizarse produce pérdidas, cuyo tamaño es proporcional al cuadrado de la resistencia y la corriente, lo que se conoce como pérdida de cobre. Si la corriente no es CC estándar o sinusoidal, también se producen pérdidas armónicas. El núcleo tiene un efecto de corrientes parásitas por histéresis, que en un campo magnético alterno también produce pérdidas, cuyo tamaño y material dependen de la corriente, la frecuencia y el voltaje, lo que se denomina pérdida de hierro. Las pérdidas de cobre y de hierro se manifiestan en forma de calor, afectando así la eficiencia del motor. Los motores paso a paso generalmente buscan precisión de posicionamiento y par de salida, pero su eficiencia es relativamente baja, la corriente suele ser relativamente alta y presentan altos componentes armónicos. La frecuencia de la alternancia de corriente también varía con la velocidad, por lo que los motores paso a paso generalmente generan calor, una situación más grave que en los motores de CA convencionales.

2, el rango razonable demotor paso a pasocalor.

El grado de disipación de calor del motor depende principalmente de su nivel de aislamiento interno. El aislamiento interno soporta altas temperaturas (130 grados o más) antes de dañarse. Por lo tanto, mientras la temperatura interna no supere los 130 grados, el motor no perderá su capacidad de aislamiento y la temperatura de la superficie se mantendrá por debajo de los 90 grados.

Por lo tanto, una temperatura superficial de 70-80 grados en el motor paso a paso es normal. Un termómetro de punto es un método sencillo para medir la temperatura y permite determinarla aproximadamente: si se puede tocar con la mano durante más de 1-2 segundos, la temperatura no supera los 60 grados; si solo se puede tocar con la mano, la temperatura ronda los 70-80 grados; si se evaporan rápidamente unas gotas de agua, la temperatura supera los 90 grados.

3, motor paso a pasoCalentamiento con cambios de velocidad.

Al utilizar la tecnología de accionamiento de corriente constante, en motores paso a paso estáticos y a baja velocidad, la corriente se mantiene constante para conservar un par motor constante. Cuando la velocidad alcanza un cierto nivel, el potencial interno del motor aumenta, la corriente disminuye gradualmente y, por consiguiente, el par motor también disminuye.

Por lo tanto, el calentamiento debido a las pérdidas de cobre dependerá de la velocidad. En condiciones estáticas y a baja velocidad, generalmente se genera mucho calor, mientras que a alta velocidad se genera poco. Sin embargo, las pérdidas de hierro (aunque en menor proporción) varían de forma diferente, y el calor total del motor es la suma de ambos, por lo que lo anterior solo representa la situación general.

4. El impacto del calor.

Si bien el calor del motor generalmente no afecta su vida útil, la mayoría de los clientes no le prestan atención. Sin embargo, en casos graves, puede tener consecuencias negativas. Por ejemplo, los diferentes coeficientes de dilatación térmica de las partes internas del motor provocan cambios en la tensión estructural y pequeñas variaciones en el espacio de aire interno, lo que afecta la respuesta dinámica del motor y puede causar pérdida de marchas a alta velocidad. Otro ejemplo es que en ciertas aplicaciones, como en equipos médicos y equipos de prueba de alta precisión, no se permite el sobrecalentamiento del motor. Por lo tanto, es necesario controlar la temperatura del motor.

5. Cómo reducir el calor del motor.

Reducir la generación de calor implica reducir las pérdidas de cobre y hierro. Reducir las pérdidas de cobre en ambas direcciones, disminuyendo la resistencia y la corriente, lo que requiere seleccionar un motor con la menor resistencia y corriente nominal posible. En el caso de motores bifásicos, se pueden usar en serie sin necesidad de motores en paralelo. Sin embargo, esto suele contradecir los requisitos de par y alta velocidad. Para el motor seleccionado, se deben aprovechar al máximo las funciones de control automático de media corriente y de desconexión del variador. La primera reduce automáticamente la corriente cuando el motor está en reposo, mientras que la segunda simplemente la interrumpe.

Además, en el accionamiento por subdivisión, debido a que la forma de onda de la corriente es casi sinusoidal, con menos armónicos, el calentamiento del motor también será menor. Existen pocas maneras de reducir las pérdidas de hierro, y el nivel de voltaje está relacionado con esto. Si bien un motor accionado por alto voltaje aumenta sus características de alta velocidad, también aumenta la generación de calor. Por lo tanto, debemos elegir el nivel de voltaje de accionamiento adecuado, considerando la alta velocidad, la suavidad, el calor, el ruido y otros indicadores.

Técnicas de control para los procesos de aceleración y desaceleración de motores paso a paso.

Con el uso generalizado de los motores paso a paso, el estudio de su control también está en aumento. Si durante el arranque o la aceleración el pulso del motor cambia demasiado rápido, el rotor, debido a la inercia, no sigue los cambios de la señal eléctrica, lo que provoca bloqueos o pérdida de pasos. Por la misma razón, durante la parada o la desaceleración puede producirse un sobrepaso. Para evitar bloqueos, pérdida de pasos y sobrepasos, es necesario mejorar la frecuencia de trabajo y aumentar el control de velocidad del motor paso a paso.

La velocidad de un motor paso a paso depende de la frecuencia de pulso, el número de dientes del rotor y el número de ciclos. Su velocidad angular es proporcional a la frecuencia de pulso y se sincroniza con ella. Por lo tanto, si se conocen el número de dientes del rotor y el número de ciclos, se puede obtener la velocidad deseada controlando la frecuencia de pulso. Dado que el motor paso a paso se inicia mediante su par síncrono, la frecuencia de arranque no es alta para evitar la pérdida de pasos. En particular, a medida que aumenta la potencia, el diámetro del rotor y la inercia, la frecuencia de arranque y la frecuencia máxima de funcionamiento pueden llegar a diferir hasta diez veces.

Las características de frecuencia de arranque del motor paso a paso hacen que este no pueda alcanzar directamente la frecuencia de funcionamiento, sino que requiera un proceso de arranque, es decir, un aumento gradual de la velocidad desde baja hasta la velocidad de funcionamiento. La parada se produce cuando la frecuencia de funcionamiento no se reduce inmediatamente a cero, sino que se produce una reducción gradual de la velocidad desde alta hasta cero.

 

El par de salida del motor paso a paso disminuye con el aumento de la frecuencia de pulsos; cuanto mayor sea la frecuencia de arranque, menor será el par de arranque, menor será la capacidad de accionar la carga, el arranque provocará una pérdida de pasos y la parada se producirá un sobreimpulso. Para que el motor paso a paso alcance rápidamente la velocidad requerida sin perder pasos ni sobreimpulsos, la clave es que el proceso de aceleración, el par de aceleración requerido, aproveche al máximo el par proporcionado por el motor paso a paso en cada frecuencia de funcionamiento y no lo exceda. Por lo tanto, el funcionamiento del motor paso a paso generalmente debe pasar por tres etapas: aceleración, velocidad constante y desaceleración. El tiempo de los procesos de aceleración y desaceleración debe ser lo más corto posible, y el tiempo de velocidad constante, lo más largo posible. Especialmente en trabajos que requieren una respuesta rápida, el tiempo de funcionamiento desde el punto de arranque hasta el final debe ser el más corto, lo que requiere que la aceleración y la desaceleración sean lo más cortas posible, mientras que la velocidad máxima se alcanza a velocidad constante.

 

Científicos y técnicos nacionales e internacionales han realizado numerosas investigaciones sobre la tecnología de control de velocidad de los motores paso a paso, estableciendo diversos modelos matemáticos de control de aceleración y desaceleración, como el modelo exponencial y el lineal. A partir de estos modelos, se han diseñado y desarrollado diversos circuitos de control para mejorar las características de movimiento de los motores paso a paso y ampliar su rango de aplicación. La aceleración y desaceleración exponencial tiene en cuenta las características inherentes de par-frecuencia de los motores paso a paso, asegurando que el motor no pierda pasos durante el movimiento y aprovechando al máximo sus características inherentes. Esto reduce el tiempo de elevación de la velocidad, pero dificulta su consecución debido a los cambios en la carga del motor. Por otro lado, la aceleración y desaceleración lineal solo considera la relación proporcional entre la velocidad angular y el pulso del motor dentro del rango de capacidad de carga, sin tener en cuenta las fluctuaciones en la tensión de alimentación, el entorno de carga ni las características de cambio. Este método de aceleración es constante, pero su desventaja radica en que no considera completamente el par de salida del motor paso a paso. Con las características de cambio de velocidad, el motor paso a paso a alta velocidad experimentará fluctuaciones. de paso.

 

Esta es una introducción al principio de calentamiento y a la tecnología de control de procesos de aceleración/desaceleración de los motores paso a paso.

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