德國SEW電機(jī)驅(qū)動器發(fā)熱是什么情況，如何減小？
德國SEW電機(jī)作為一種數(shù)字式執(zhí)行元件，在運(yùn)動控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。許多用戶朋友在使用步進(jìn)電機(jī)的時(shí)候，感覺電機(jī)工作時(shí)有較大的發(fā)熱，質(zhì)疑這種現(xiàn)象是否正常。實(shí)際上發(fā)熱是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的一個(gè)普遍現(xiàn)象，但怎樣的發(fā)熱程度才算正常，以及如何盡量減小步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱呢?
，要了解步進(jìn)電機(jī)為什么會發(fā)熱對于各種步進(jìn)電機(jī)而言，內(nèi)部都是由鐵芯和繞組線圈組成的。繞組有電阻，通電會產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)的直流或正弦波，還會產(chǎn)生諧波損耗;鐵心有磁滯渦流效應(yīng)，在交變磁場中也會產(chǎn)生損耗，其大小與材料，電流，頻率，電壓有關(guān)，這叫鐵損。銅損和鐵損都會以發(fā)熱的形式表現(xiàn)出來，從而影響電機(jī)的效率。
德國SEW電機(jī)一般追求定位和力矩輸出，效率比較低，電流一般比較大，且諧波成分，電流交變的頻率也隨轉(zhuǎn)速而變化，因而步進(jìn)電機(jī)普遍存在發(fā)熱情況，且情況比一般交流電機(jī)嚴(yán)重。再者，將步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱控制在合理范圍內(nèi)電機(jī)發(fā)熱允許到什么程度，主要取決于電機(jī)內(nèi)部緣等。內(nèi)部緣性能在溫下(130度以上)才會被破壞。所以只要內(nèi)部不超過130度，電機(jī)便不會損壞，而這時(shí)表面溫度會在90度以下。所以，步進(jìn)電機(jī)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(diǎn)溫計(jì)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；當(dāng)然也可以用測溫槍來檢測。步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱隨速度變化的情況采用恒流驅(qū)動技術(shù)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)在靜態(tài)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(jī)速度到一定程度，電機(jī)內(nèi)部反電勢升，電流將逐步下降，力矩也會下降。因此，因銅損帶來的發(fā)熱情況就與速度相關(guān)了。靜態(tài)和低速時(shí)一般發(fā)熱，速時(shí)發(fā)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(jī)整個(gè)的發(fā)熱是二者之和，所以上述只是一般情況。
德國SEW電機(jī)發(fā)熱雖然一般不會影響電機(jī)的壽命，對大多數(shù)客戶來說沒必要理會。但是，嚴(yán)重的發(fā)熱會帶來一些負(fù)面影響。如電機(jī)內(nèi)部各部分熱膨脹系數(shù)不同導(dǎo)致結(jié)構(gòu)應(yīng)力的變化和內(nèi)部氣隙的微小變化，會影響電機(jī)的動態(tài)響應(yīng)，速會容易失步。又如有些場合不允許電機(jī)的過度發(fā)熱，如醫(yī)療器械和的測試設(shè)備等。
德國SEW電機(jī)Z后，減少電機(jī)的發(fā)熱減少發(fā)熱，就是減少銅損和鐵損。減少銅損有兩個(gè)方向，減少電阻和電流，這就要求在選型時(shí)盡量選擇電阻小和額定電流小的電機(jī)，對兩相電機(jī)，能用串聯(lián)的電機(jī)就不用并聯(lián)電機(jī)。但是這往往與力矩和速的要求相抵觸。對于已經(jīng)選定的電機(jī)，則應(yīng)充分利用驅(qū)動器的自動半流控制功能和脫機(jī)功能，前者在電機(jī)處于靜態(tài)時(shí)自動減少電流，后者干脆將電流切斷。另外，細(xì)分驅(qū)動器由于電流波形接近正弦，諧波少，電機(jī)發(fā)熱也會較少。減少鐵損的辦法不多，電壓等與之有關(guān)，壓驅(qū)動的電機(jī)雖然會帶來速特性的提升，但也帶來發(fā)熱的增加。所以應(yīng)當(dāng)選擇合適的驅(qū)動電壓等，兼顧速性，平穩(wěn)性和發(fā)熱，噪音等指標(biāo)。
它根據(jù)給定值r(t)與實(shí)際輸出值c(t)構(gòu)成控制偏差e(t)，將偏差的比例、積分和微分通過線性組合構(gòu)成控制量，對被控對象進(jìn)行控制。文獻(xiàn)將集成位置傳感器用于二相混合式步進(jìn)電機(jī)中，以位置檢測器和矢量控制為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出了一個(gè)可自動調(diào)節(jié)的PI速度控制器，此控制器在變工況的條件下能提供令人滿意的瞬態(tài)特性。文獻(xiàn)根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)了步進(jìn)電機(jī)的PID控制系統(tǒng)，采用PID控制算法得到控制量，從而控制電機(jī)向位置運(yùn)動。Z后，通過仿真驗(yàn)證了該控制具有較的動態(tài)響應(yīng)特性。采用PID控制器具有結(jié)構(gòu)簡單、魯棒性強(qiáng)、可靠性等,但是它無法有效應(yīng)對系統(tǒng)中的不確定信息。
德國SEW電機(jī)是在20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的自動控制域的一個(gè)分支。它是隨著控制對象的復(fù)雜化，當(dāng)動態(tài)特性不可知或發(fā)生不可預(yù)測的變化時(shí)，為得到性能的控制器而產(chǎn)生的。其主要是容易實(shí)現(xiàn)和自適應(yīng)速度快，能有效地克服電機(jī)模型參數(shù)的緩慢變化所引起的影響，是輸出信號跟蹤參考信號。文獻(xiàn)研究者根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的線性或近似線性模型推導(dǎo)出了全局穩(wěn)定的自適應(yīng)控制算法，這些控制算法都嚴(yán)重依賴于電機(jī)模型參數(shù)。文獻(xiàn)將閉環(huán)反饋控制與自適應(yīng)控制結(jié)合來檢測轉(zhuǎn)子的位置和速度,通過反饋和自適應(yīng)處理,按照化的升降運(yùn)行曲線，自動地發(fā)出驅(qū)動的脈沖串，提了電機(jī)的拖動力矩特性，同時(shí)使電機(jī)獲得更的位置控制和較較平穩(wěn)的轉(zhuǎn)速。
目前，很多學(xué)者將自適應(yīng)控制與其他控制方法相結(jié)合，以解決單純自適應(yīng)控制的不足。文獻(xiàn)設(shè)計(jì)的魯棒自適應(yīng)低速伺服控制器，確保了轉(zhuǎn)動脈矩的Z大化補(bǔ)償及伺服系統(tǒng)低速的跟蹤控制性能。文獻(xiàn)實(shí)現(xiàn)的自適應(yīng)模糊PID控制器可以根據(jù)輸入誤差和誤差變化率的變化，通過模糊推理在線調(diào)整PID參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的自適應(yīng)控制，從而有效地提系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間、計(jì)算和抗干擾性。
德國SEW電機(jī)電機(jī)性能控制的理論基礎(chǔ)，可以改善電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制性能。它通過磁場定向?qū)⒍ㄗ与娏鞣譃閯?lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量分別加以控制，從而獲得良的解耦特性，因此，矢量控制既需要控制定子電流的幅值，又需要控制電流的相位。由于步進(jìn)電機(jī)不僅存在主電磁轉(zhuǎn)矩，還有由于雙凸結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩，且內(nèi)部磁場結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非線性較一般電機(jī)嚴(yán)重得多，所以它的矢量控制也較為復(fù)雜。推導(dǎo)出了二相混合式步進(jìn)電機(jī)d-q軸數(shù)學(xué)模型,以轉(zhuǎn)子永磁磁鏈為定向坐標(biāo)系，令直軸電流id=0，電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與iq成正比，用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)了矢量控制系統(tǒng)。系統(tǒng)中使用傳感器檢測電機(jī)的繞組電流和轉(zhuǎn)自位置，用PWM方式控制電機(jī)繞組電流。文推導(dǎo)出基于磁網(wǎng)絡(luò)的二相混合式步進(jìn)電機(jī)模型，給出了其矢量控制位置伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參考自適應(yīng)控制策略對系統(tǒng)中的不確定因素進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，通過Z大轉(zhuǎn)矩/電流矢量控制實(shí)現(xiàn)電機(jī)的效控制。
