ניתוח גורם לחימום מנוע צעד

סיבה ראשונה.

אחד היתרונות המשמעותיים ביותר שלמנועי צעדהיא הבקרה המדויקת שניתן להשיג במערכת בלולאה פתוחה. בקרת בלולאה פתוחה פירושה שאין צורך במידע משוב על מיקום (הרוטור).

בקרה זו מונעת את השימוש בחיישנים יקרים והתקני משוב כמו מקודדים אופטיים, מכיוון שצריך לעקוב רק אחר פולסי הצעד של הקלט כדי לדעת את מיקום (הרוטור). לאחרונה, כמה לקוחות שתפו את מהנדסי המנועים שלנו בשאנגשה שמנועי צעד נוטים גם הם לבעיות חום, אז איך פותרים את המצב הזה? 

1, להפחיתמנוע צעדחום, הפחתת חום היא להפחית אובדן נחושת ואובדן ברזל. הפחתת אובדן נחושת בשני כיוונים, הפחתת היין והזרם החשמלי, מה שמחייב בחירת התנגדות קטנה וזרם מדורג קטן ככל האפשר. כאשר המנוע, מנוע צעד דו-פאזי, ניתן להשתמש בו במנוע טורי ולא במנוע מקבילי, אך לעיתים קרובות זה סותר את הדרישות של מומנט ומהירות גבוהה.

2, עבור המנוע שנבחר, יש לנצל באופן מלא את פונקציית בקרת חצי הזרם האוטומטית של הכונן ואת הפונקציה הלא מקוונת, הראשונה מפחיתה אוטומטית את הזרם כאשר המנוע במנוחה, השנייה פשוט מנתקת את הזרם.

3, בנוסף, הנעת מנוע צעד חלוקה לחלוקה, עקב צורת הגל הנוכחית הקרובה לסינוסואידית, פחות הרמוניות, חימום המנוע יהיה נמוך יותר. ישנן מספר דרכים להפחית את אובדן הברזל, רמת המתח קשורה לכך, הנעת מנוע מתח גבוה אמנם תביא לשיפור במאפייני המהירות הגבוהה, אך גם תביא לעלייה בייצור החום. 

4, יש לבחור את רמת המתח המתאימה של מנוע ההינע, תוך התחשבות בפס הגבוה, החלקות והחום, הרעש ומדדים אחרים.

סיבה שתיים.

חום מנוע הצעד, למרות שבדרך כלל אינו משפיע על חיי המנוע, רוב הלקוחות אינם צריכים לשים לב אליו. אך הדבר עלול להביא להשפעות שליליות מסוימות. שינויים במקדם ההתפשטות התרמית הפנימי של כל חלק במנוע הצעד, כמו שינויים קטנים במרווח האוויר הפנימי, ישפיעו על התגובה הדינמית של מנוע הצעד. במהירות גבוהה, קל לאבד את המהירות. דוגמה נוספת היא שבמקרים מסוימים מנועי צעד אינם מאפשרים יצירת חום מוגזמת, כגון מכשירים רפואיים וציוד בדיקה מדויק. לכן, יש צורך לשלוט בחום של מנוע הצעד. חום המנוע נגרם כתוצאה מגורמים אלה.

1, הזרם שנקבע על ידי הנהג גדול מהזרם המדורג של המנוע

2, מהירות המנוע מהירה מדי

3, למנוע עצמו יש אינרציה ומומנט מיקום גדולים, כך שאפילו פעולה במהירות בינונית תהיה חמה, אך הדבר אינו משפיע על חיי המנוע. נקודת הדה-מגנטיזציה של המנוע היא בין 130-200 מעלות צלזיוס, כך שהמנוע ב-70-90 מעלות צלזיוס היא תופעה נורמלית, כל עוד פחות מ-130 מעלות צלזיוס היא בדרך כלל ללא בעיה, אם אתם מרגישים התחממות יתר, זרם ההינע מוגדר לכ-70% מזרם המנוע המדורג או ממהירות המנוע כדי להפחית במידה מסוימת.

סיבה שלישית.

מנוע צעד, כרכיב הפעלה דיגיטלי, נמצא בשימוש נרחב במערכות בקרת תנועה. משתמשים וחברים רבים המשתמשים במנועי צעד חשים שהמנוע פועל בחום גבוה, ויש להם ספקות ואינם יודעים האם תופעה זו נורמלית. למעשה, חום היא תופעה נפוצה של מנועי צעד, אך איזו דרגת חום נחשבת נורמלית, וכיצד ניתן למזער את חום מנוע הצעד?

 

להלן מספר סיווגים פשוטים, בתקווה שיתבצעו בפועל ביישומים מעשיים:.

1 עקרון חימום מנוע

בדרך כלל אנו רואים כל מיני מנועים, הליבה הפנימית וסליל הסליל. לסליל יש התנגדות, כאשר ההפעלה תייצר הפסד, גודל ההפסד וההתנגדות והזרם בריבוע פרופורציונליים להפסד, המכונה לעתים קרובות הפסד נחושת. אם הזרם אינו גל DC או סינוס סטנדרטי, אלא גם הפסד הרמוני; לליבה יש אפקט היסטרזיס של זרם מערבולת, בשדה מגנטי מתחלף ייצרו גם הפסדים, גודל החומר, הזרם, התדר והמתח, הנקראים הפסד ברזל. הפסד נחושת ואובדן ברזל יבואו לידי ביטוי בצורת חום, ובכך משפיעים על יעילות המנוע. מנועי צעד בדרך כלל שואפים לדיוק מיקום ופלט מומנט, היעילות יחסית נמוכה, הזרם בדרך כלל גדול יחסית, ורכיבי ההרמוניה גבוהים, תדירות הזרם משתנה גם היא עם המהירות, ולכן מנועי צעד בדרך כלל מתחממים, והמצב חמור יותר ממנוע AC רגיל.

טווח חום סביר של מנוע 2 צעד

מידת ייצור החום של המנוע תלויה במידה רבה ברמת הבידוד הפנימית של המנוע. הבידוד הפנימי ייהרס רק בטמפרטורות גבוהות (מעל 130 מעלות). לכן, כל עוד הטמפרטורה הפנימית לא תעלה על 130 מעלות, המנוע לא יפגע בטבעת, וטמפרטורת פני השטח תהיה מתחת ל-90 מעלות בנקודה זו. לכן, טמפרטורת פני השטח של מנוע הצעד היא תקינה ב-70-80 מעלות. שיטת מדידת טמפרטורה פשוטה שימושית באמצעות מדחום נקודתי, ניתן גם לקבוע באופן גס: עם היד ניתן לגעת יותר מ-1-2 שניות, לא יותר מ-60 מעלות; עם היד ניתן לגעת בלבד, כ-70-80 מעלות; כמה טיפות מים מתאדות במהירות, זה יותר מ-90 מעלות.

חימום מנוע 3 צעדים עם שינוי מהירות

בעת שימוש בטכנולוגיית הנעת זרם קבוע, מנוע הצעדים פועל במהירות סטטית ונמוכה, והזרם יישאר קבוע כדי לשמור על תפוקת מומנט קבועה. כאשר המהירות גבוהה במידה מסוימת, פוטנציאל הנגד הפנימי של המנוע עולה, הזרם יירד בהדרגה, וגם המומנט יירד. לכן, מצב החימום עקב אובדן נחושת יהיה תלוי במהירות. מהירות סטטית ומהירות נמוכה בדרך כלל מייצרות חום גבוה, בעוד שמהירות גבוהה מייצרת חום נמוך. אך שינויי אובדן הברזל (אם כי חלקם קטן יותר) אינם זהים, וחום המנוע הכולל הוא סכום השניים, כך שהאמור לעיל הוא רק המצב הכללי.

4 חום שנגרם כתוצאה מהפגיעה

למרות שחום המנוע בדרך כלל אינו משפיע על חיי המנוע, רוב הלקוחות אינם צריכים לשים לב אליו. אך הדבר עלול לגרום להשפעה שלילית מסוימת. מקדמי התפשטות תרמית שונים של החלקים הפנימיים של המנוע, כמו שינויים במאמץ המבני, ושינויים קטנים במרווח האוויר הפנימי ישפיעו על התגובה הדינמית של המנוע, ובמהירות גבוהה קל לאבד קצב. דוגמה נוספת היא שבמקרים מסוימים המנוע אינו מחומם יתר על המידה, כגון ציוד רפואי וציוד בדיקה מדויק. לכן, יש לשלוט ביצירת החום של המנוע לפי הצורך.

 5 כיצד להפחית את חום המנוע

הפחתת ייצור חום נועדה להפחית אובדן נחושת ואובדן ברזל. הפחתת אובדן נחושת בשני כיוונים, הפחתת התנגדות וזרם, דורשת בחירה של התנגדות קטנה וזרם מדורג קטן ככל האפשר כאשר המנוע, מנוע דו-פאזי, יכול להשתמש במנוע בטור ללא מנוע מקבילי. אך לעיתים קרובות זה סותר את דרישות המומנט והמהירות הגבוהה. עבור המנוע הנבחר, יש לנצל במלואן את פונקציית בקרת חצי הזרם האוטומטית ואת פונקציית הלא מקוונת של ההינע, הראשונה מפחיתה אוטומטית את הזרם כאשר המנוע במנוחה, והשנייה פשוט מנתקת את הזרם. בנוסף, בהינע חלוקה לחלוקה, מכיוון שצורת הגל של הזרם קרובה לסינוסואידלית, פחות הרמוניות, וגם חימום המנוע יהיה נמוך יותר. ישנן מספר דרכים להפחית אובדן ברזל, ורמת המתח קשורה לכך. למרות שמנוע המונע על ידי מתח גבוה יביא לעלייה במאפייני המהירות הגבוהה, הוא גם מביא לעלייה ביצירת החום. לכן, יש לבחור את רמת מתח ההינע המתאימה, תוך התחשבות במהירות גבוהה, חלקות וחום, רעש ומדדים אחרים.

עבור כל סוגי מנועי הצעד, החלק הפנימי מורכב מליבת ברזל וסליל סלילה. לסליל יש התנגדות, שכאשר מופעל אנרגיה, ייצר הפסד, גודל ההפסד הוא פרופורציונלי לריבוע ההתנגדות והזרם, המכונה לעתים קרובות מטאור נחושת. אם הזרם אינו גל DC או סינוס סטנדרטי, אלא גם אובדן הרמוני; לליבה יש אפקט היסטרזיס של זרם מערבולת, בשדה מגנטי מתחלף ייצר גם הפסד, גודל החומר, הזרם, התדר והמתח נקראים אובדן ברזל. אובדן נחושת ואובדן ברזל יבואו לידי ביטוי בצורת חום, ובכך משפיעים על יעילות המנוע. מנועי צעד בדרך כלל שואפים לדיוק מיקום ופלט מומנט, היעילות נמוכה יחסית, הזרם בדרך כלל גדול יחסית, ורכיבי ההרמוניה גבוהים, תדירות הזרם משתנה גם היא עם המהירות, ולכן מנועי צעד בדרך כלל חושפים חום, והמצב חמור יותר ממנוע AC רגיל.