Princípio de aquecimento do motor de passo e tecnologia de controle do processo de aceleração e desaceleração

Princípio de geração de calor demotor de passo.

 

 

1. Normalmente, vemos todos os tipos de motores, cuja parte interna consiste em um núcleo de ferro e uma bobina de enrolamento.O enrolamento possui resistência e, quando energizado, produz perdas. A magnitude dessas perdas é proporcional ao quadrado da resistência e da corrente, sendo frequentemente denominadas perdas no cobre. Se a corrente não for CC padrão ou senoidal, também haverá perdas harmônicas. O núcleo apresenta histerese devido ao efeito de correntes parasitas e, em um campo magnético alternado, também produz perdas. A magnitude dessas perdas depende do material, da corrente, da frequência e da tensão, sendo denominadas perdas no ferro. As perdas no cobre e no ferro se manifestam na forma de calor, afetando a eficiência do motor. Os motores de passo geralmente visam precisão de posicionamento e torque de saída, apresentando eficiência relativamente baixa, corrente geralmente alta e alta componente harmônica. A frequência da alternância da corrente também varia com a velocidade, resultando em aquecimento mais acentuado do que em motores CA convencionais.

2, a faixa razoável demotor de passoaquecer.

O limite de aquecimento permitido para o motor depende principalmente do nível de isolamento interno. O isolamento interno se deteriora em altas temperaturas (130 graus ou mais). Portanto, desde que a temperatura interna não ultrapasse 130 graus, o motor não perderá o anel de isolamento e a temperatura da superfície permanecerá abaixo de 90 graus.

Portanto, a temperatura da superfície do motor de passo entre 70 e 80 graus é normal. Um método simples de medição de temperatura, como um termômetro de ponto, também pode ser usado para determinar aproximadamente a temperatura: se você conseguir tocar com a mão por mais de 1 a 2 segundos, não deve ultrapassar 60 graus; se você conseguir tocar com a mão, está entre 70 e 80 graus; se algumas gotas de água evaporarem rapidamente, está acima de 90 graus.

3, motor de passoAquecimento com mudanças de velocidade.

Ao utilizar a tecnologia de acionamento por corrente constante, em motores de passo em velocidades estáticas e baixas, a corrente permanece constante para manter um torque de saída constante. Quando a velocidade atinge um certo nível, o potencial reverso interno do motor aumenta, a corrente diminui gradualmente e, consequentemente, o torque também diminui.

Portanto, o aquecimento devido à perda de cobre dependerá da velocidade. Em geral, em velocidades baixas e estáticas, gera-se muito calor, enquanto em altas velocidades, pouco calor é gerado. Contudo, as perdas no ferro (embora em menor proporção) não variam da mesma forma, e o calor total do motor é a soma das duas perdas. Assim, a descrição acima representa apenas uma situação geral.

4. O impacto do calor.

Embora o calor do motor geralmente não afete sua vida útil, a maioria dos clientes não precisa se preocupar com isso. No entanto, o superaquecimento pode ter impactos negativos. Por exemplo, os diferentes coeficientes de expansão térmica das peças internas do motor levam a alterações na tensão estrutural e pequenas variações no entreferro interno, afetando a resposta dinâmica do motor. Em altas velocidades, é comum haver perda de passos. Outro exemplo é a situação em que o superaquecimento do motor não é permitido, como em equipamentos médicos e equipamentos de teste de alta precisão. Portanto, o controle da temperatura do motor é essencial.

5. Como reduzir o calor do motor.

Reduzir a geração de calor significa reduzir as perdas no cobre e no ferro. Reduzir as perdas no cobre reduz a resistência e a corrente, o que exige a seleção de um motor com a menor resistência e corrente nominal possível. No caso de motores bifásicos, é possível utilizá-los em série, sem a necessidade de motores em paralelo. No entanto, isso frequentemente entra em conflito com os requisitos de torque e alta velocidade. Para o motor selecionado, as funções de controle automático de meia corrente e desligamento automático do inversor devem ser totalmente utilizadas. A primeira reduz automaticamente a corrente quando o motor está parado, enquanto a segunda simplesmente corta a corrente.

Além disso, o acionamento por subdivisão, devido à forma de onda da corrente ser próxima da senoidal, com menos harmônicos, também reduz o aquecimento do motor. Existem poucas maneiras de reduzir as perdas no ferro, e o nível de tensão está relacionado a isso. Embora um motor acionado por alta tensão proporcione um aumento nas características de alta velocidade, também aumenta a geração de calor. Portanto, devemos escolher o nível de tensão de acionamento adequado, levando em consideração a alta velocidade, a suavidade, o calor, o ruído e outros indicadores.

Técnicas de controle para processos de aceleração e desaceleração de motores de passo.

Com o uso generalizado de motores de passo, o estudo do controle desses motores também está aumentando. Na partida ou aceleração, se o pulso do motor de passo mudar muito rapidamente, o rotor, devido à inércia, não acompanha as mudanças do sinal elétrico, resultando em bloqueio ou perda de passos. Na parada ou desaceleração, pelo mesmo motivo, pode ocorrer sobrepasso. Para evitar bloqueio, perda de passos e sobrepasso, é necessário aumentar a frequência de operação e, consequentemente, controlar a velocidade do motor de passo.

A velocidade de um motor de passo depende da frequência do pulso, do número de dentes do rotor e do número de batidas. Sua velocidade angular é proporcional à frequência do pulso e sincronizada com o mesmo. Assim, se o número de dentes do rotor e o número de batidas forem determinados, a velocidade desejada pode ser obtida controlando-se a frequência do pulso. Como o motor de passo é acionado pelo torque síncrono, a frequência de partida não é alta para evitar a perda de passos. Principalmente com o aumento da potência, o diâmetro do rotor aumenta, a inércia também aumenta e a frequência de partida e a frequência máxima de operação podem diferir em até dez vezes.

As características de frequência de partida do motor de passo fazem com que a partida não atinja diretamente a frequência de operação, mas sim passe por um processo de inicialização, ou seja, uma aceleração gradual a partir de uma velocidade baixa até atingir a velocidade de operação. Ao parar, a frequência de operação não pode ser reduzida imediatamente a zero, mas sim por um processo de redução gradual da velocidade até zero.

 

O torque de saída do motor de passo diminui com o aumento da frequência de pulso. Quanto maior a frequência de partida, menor o torque de partida e, consequentemente, menor a capacidade de acionar a carga. A partida pode causar perda de passos e a parada pode resultar em sobreimpulso. Para que o motor de passo atinja rapidamente a velocidade necessária sem perda de passos ou sobreimpulso, a chave é otimizar o processo de aceleração, utilizando ao máximo o torque disponível em cada frequência de operação, sem exceder esse limite. Portanto, a operação do motor de passo geralmente envolve três estágios: aceleração, velocidade constante e desaceleração. Os tempos de aceleração e desaceleração devem ser os mais curtos possíveis, enquanto o tempo de velocidade constante deve ser o mais longo possível. Principalmente em aplicações que exigem resposta rápida, o tempo total de execução, do ponto de partida ao ponto final, deve ser o mais curto possível, o que exige que os processos de aceleração e desaceleração sejam os mais curtos, mantendo a velocidade constante na máxima velocidade.

 

Cientistas e técnicos nacionais e internacionais têm conduzido muitas pesquisas sobre a tecnologia de controle de velocidade de motores de passo, estabelecendo diversos modelos matemáticos de controle de aceleração e desaceleração, como o modelo exponencial e o modelo linear. Com base nesses modelos, diversos circuitos de controle são projetados e desenvolvidos para aprimorar as características de movimento dos motores de passo e ampliar sua aplicação. A aceleração e desaceleração exponencial levam em consideração as características inerentes de momento-frequência dos motores de passo, garantindo que o motor continue se movendo sem perder passos e explorando ao máximo suas características, reduzindo o tempo de aceleração. No entanto, devido às variações na carga do motor, esse resultado é difícil de alcançar. Já a aceleração e desaceleração linear consideram apenas a relação proporcional entre a velocidade angular e o pulso dentro da faixa de capacidade de carga do motor, sem levar em conta as flutuações na tensão de alimentação, no ambiente de carga e suas características. Esse método de aceleração é constante, mas sua desvantagem é não considerar totalmente a relação entre o torque de saída do motor de passo e a variação da velocidade. Em altas velocidades, podem ocorrer oscilações. fora de sincronia.

 

Esta é uma introdução ao princípio de aquecimento e à tecnologia de controle do processo de aceleração/desaceleração de motores de passo.

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