在驅(qū)動(dòng)電流/電壓和轉(zhuǎn)速相同前提下,帶載驅(qū)動(dòng)的發(fā)熱量應(yīng)該大于空載驅(qū)動(dòng),其理由是:
1.由于視在驅(qū)動(dòng)電流相同,因而表面上銅損對(duì)發(fā)熱的貢獻(xiàn)基本相同;
2.但是由于帶載驅(qū)動(dòng)條件下,電機(jī)繞組的電流變化率高于空載條件,因而會(huì)導(dǎo)致實(shí)際的鐵損加大;
3.而且高變化率的電流會(huì)加重繞組電流的集膚效應(yīng),從另一個(gè)側(cè)部分增加銅損;
4.帶載工作時(shí),電機(jī)軸往往受到軸向負(fù)載影響,阻尼加大,導(dǎo)致阻尼發(fā)熱增多。
5.微觀上,空載時(shí),電機(jī)對(duì)外做功很小,不必從電源吸取更多的能量,此時(shí)從電源側(cè)看,供給能量除少部分克服空載阻尼外,主要用于補(bǔ)充繞組的焦耳能量損失。diangon.com相應(yīng)地,繞組中流過(guò)的電流主要源自繞組的電感儲(chǔ)能和續(xù)流作用,直接由電源供給的電流則只占很少一部分,遠(yuǎn)小于繞組總電流,因而此時(shí)電流變化率很小。
6.帶載后,電機(jī)開(kāi)始對(duì)外做功,做功量取決于負(fù)載力矩和轉(zhuǎn)速,此時(shí)電機(jī)必須從電源吸取足夠多的能量以對(duì)抗負(fù)載造成的能量輸出,只要負(fù)載足夠大,從電源側(cè)看,供給能量除少部分克服空載阻尼以及用于補(bǔ)充繞組的焦耳能量損失外,大部分能量都用于克服負(fù)載做功了,而這部分能量是每次由PWM周期或斬波周期中由電源注入繞組的。相應(yīng)地,繞組中流過(guò)的電流中就有不小的一部分直接來(lái)自電源的周期性供給,因而此時(shí)繞組中電流的微觀變化率增大。
7.這一過(guò)程也可以用功角來(lái)解釋?zhuān)蛰d時(shí),步進(jìn)電機(jī)功角很小,繞組電流矢量與反電勢(shì)矢量的點(diǎn)積很小,繞組電流基本源自繞組電感的續(xù)流作用,消耗很小,微觀電流變化率很小;帶載時(shí),步進(jìn)電機(jī)功角擴(kuò)大,繞組電流矢量與反電勢(shì)矢量的點(diǎn)積增大,由于需對(duì)外做功,繞組電流消耗增大,來(lái)自電源的周期性電流注入和補(bǔ)充增多,微觀電流變化率變大。
另外,只要是在正常的帶載范圍內(nèi),步進(jìn)電機(jī)帶負(fù)載的轉(zhuǎn)速和空載沒(méi)有區(qū)別。步進(jìn)電機(jī)控制器工作在恒流斬波環(huán)境,當(dāng)電源,控制器,電機(jī)都連好以后,對(duì)于電源來(lái)說(shuō),其負(fù)載是恒定的,不管電機(jī)的負(fù)載如何變化,電源的電壓,電流都不會(huì)變化(假定電源為穩(wěn)壓電源),所謂恒流斬波,僅僅是通過(guò)斬波的方式來(lái)達(dá)到恒流的目的,即電源所提供的能量由控制器和電機(jī)來(lái)共同消耗,電機(jī)取用的能量?jī)H僅是電源提供的一部分,還有一部分消耗在控制器上了,步進(jìn)電機(jī)的空載發(fā)熱源自銅損,鐵損和電機(jī)軸的阻尼負(fù)載;帶載發(fā)熱也同樣源自銅損,鐵損和電機(jī)軸的阻尼負(fù)載。
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