Como elemento de execução digital, o motor de passo é amplamente utilizado em sistemas de controle de movimento. Muitos usuários e entusiastas que utilizam motores de passo percebem que eles geram muito calor durante o funcionamento, o que gera dúvidas sobre a normalidade desse fenômeno. De fato, o aquecimento é comum em motores de passo, mas qual o nível de aquecimento considerado normal e como minimizar esse aquecimento?
I. Para entender por que o motor de passo irá aquecer.
Em todos os tipos de motores de passo, o interior é composto por um núcleo de ferro e uma bobina de enrolamento. A resistência do enrolamento, ao ser aplicada a potência, gera perdas, sendo que a magnitude dessas perdas é proporcional ao quadrado da resistência e da corrente. Isso é o que chamamos de perdas no cobre. Se a corrente não for contínua (CC) ou senoidal, também haverá perdas harmônicas. Além disso, o núcleo sofre histerese devido ao efeito de correntes parasitas, e em campos magnéticos alternados também gera perdas. Essas perdas estão relacionadas ao tamanho do material, à corrente, à frequência e à tensão, sendo chamadas de perdas no ferro. As perdas no cobre e no ferro se manifestam na forma de geração de calor, afetando assim a eficiência do motor.
Os motores de passo geralmente visam precisão de posicionamento e torque de saída, porém sua eficiência é relativamente baixa, a corrente geralmente é alta e possui componentes harmônicos elevados. A frequência da corrente alterna com a velocidade e varia, portanto, os motores de passo geralmente geram calor, e essa situação é mais grave do que a dos motores CA convencionais.
II. O controle de temperatura do motor de passo dentro de uma faixa razoável.
O limite de aquecimento permitido para um motor depende principalmente do nível de isolamento interno. O isolamento interno só se deteriora quando atinge uma temperatura elevada (acima de 130 graus). Portanto, desde que a temperatura interna não ultrapasse 130 graus, o motor não será danificado e a temperatura da superfície ficará abaixo de 90 graus. Assim, uma temperatura de superfície de 70 a 80 graus em um motor de passo é considerada normal. Para uma medição simples com um termômetro, você também pode ter uma ideia aproximada: se conseguir tocar com a mão por mais de 1 a 2 segundos, a temperatura não ultrapassará 60 graus; se apenas coçar com a mão, a temperatura estará entre 70 e 80 graus; se algumas gotas de água evaporarem rapidamente, a temperatura estará acima de 90 graus. Você também pode usar um termômetro infravermelho para realizar a medição.
III. O motor de passo aquece com a mudança de velocidade.
Ao utilizar a tecnologia de acionamento por corrente constante, o motor de passo, em regime estático e de baixa velocidade, mantém uma corrente relativamente constante para garantir uma saída de torque constante.
Quando a velocidade atinge um certo nível, o potencial reverso dentro do motor aumenta, a corrente diminui gradualmente e o torque também diminui. Portanto, a geração de calor devido à perda de cobre está relacionada à velocidade.
A geração de calor é geralmente alta em velocidades estáticas e baixas, e baixa em velocidades altas. Mas a perda no ferro (embora em pequena proporção) não varia, e o calor total do motor é a soma dos dois, portanto, o que foi dito acima representa apenas uma situação geral.
IV. O impacto do calor
O calor do motor, embora geralmente não afete sua vida útil, não preocupa a maioria dos clientes. No entanto, o superaquecimento pode trazer alguns efeitos negativos.
Por exemplo, o coeficiente de expansão térmica das partes internas do motor, devido a diferentes tensões estruturais causadas por alterações no entreferro interno, e pequenas variações, afetarão a resposta dinâmica do motor, podendo levar à perda de passos em altas velocidades.
Outro exemplo é que algumas situações não permitem o aquecimento excessivo do motor, como em equipamentos médicos e equipamentos de teste de alta precisão. Portanto, o controle da temperatura do motor é imprescindível.
Primeiro, reduza o calor do motor.
Reduzir o calor significa reduzir as perdas no cobre e no ferro. A redução das perdas no cobre tem duas vertentes: reduzir a resistência e a corrente. Isso exige a seleção de motores com resistência e corrente nominal o mais baixas possível. Na escolha de motores pequenos, motores bifásicos podem ser usados em série, não sendo necessário o uso de motores em paralelo.
Mas isso muitas vezes contradiz as exigências de torque e alta velocidade.
Após a seleção do motor, deve-se utilizar plenamente a função de controle automático de meia corrente e a função offline do inversor. A primeira reduz automaticamente a corrente quando o motor está parado, enquanto a segunda simplesmente a corta.
Além disso, devido à forma de onda da corrente ser próxima da senoidal, com menos harmônicos, o acionamento por tensão fina resulta em menor aquecimento do motor. Existem poucas maneiras de reduzir as perdas no ferro; o nível de tensão está relacionado ao acionamento de alta tensão do motor, o que, embora melhore as características de alta velocidade, também aumenta o calor gerado.
Portanto, devemos escolher o nível de tensão de acionamento apropriado, levando em consideração a alta velocidade, a suavidade, o calor, o ruído e outros indicadores.
Data da publicação: 13/09/2024