步进电机空载时发热大还是带载时发热大? 点击：21169 | 回复：426
发表于：2007-05-07 16:41:00
243楼
TO 新星12313
谢谢.
1. 你说的"步进电机控制器工作在恒流斩波环境，当电源，控制器，电机都连好以后，对于电源来说，其负载是恒定的，不管电机的负载如何变化，电源的电压，电流都不会变化（假定电源为稳压电源），" 跟我的观点及测试结果基本一致. 但我还是想请教一下你对此的理解, 就是你说这句话的理由, 本人想学习一下.
2. "由控制器和电机来共同消耗，电机取用的能量仅仅是电源提供的一部分，还有一部分消耗在控制器上了" 这一点我也有想过. 但我的控制器是很小型的, 除了一个集成驱动芯片(L298)外, 其它元件器, 本人认为其能耗基本可认为0, 且不随负载变化. 当控制器不接电机时, 确实外部电源的电流是可认为是0的. 而本人用的是"恒流斩波"控制器, 个人认为负载的变化, 不会对集成驱动芯片(L298)的发热有什么影响, 你认为呢?
谢谢.
1. 你说的"步进电机控制器工作在恒流斩波环境，当电源，控制器，电机都连好以后，对于电源来说，其负载是恒定的，不管电机的负载如何变化，电源的电压，电流都不会变化（假定电源为稳压电源），" 跟我的观点及测试结果基本一致. 但我还是想请教一下你对此的理解, 就是你说这句话的理由, 本人想学习一下.
2. "由控制器和电机来共同消耗，电机取用的能量仅仅是电源提供的一部分，还有一部分消耗在控制器上了" 这一点我也有想过. 但我的控制器是很小型的, 除了一个集成驱动芯片(L298)外, 其它元件器, 本人认为其能耗基本可认为0, 且不随负载变化. 当控制器不接电机时, 确实外部电源的电流是可认为是0的. 而本人用的是"恒流斩波"控制器, 个人认为负载的变化, 不会对集成驱动芯片(L298)的发热有什么影响, 你认为呢?
发表于：2007-05-07 17:09:00
245楼
[color=#008000] 步进电机温升试验三(第二次重做)
实验条件： 自制全数字电流环恒流斩波控制器， 200细分，脉冲频率4096HZ， 两相混合42电机， 一个整步1。8度。外部电源电压为24V. 负载为液压阀，本次试验有通高压油,在电机的转动过程中,液压油油压在3.1-6.8MP之间变化。在阀的不同开度情况下(对应不同的液压),负载变化比较大, 平均值大概在0.2牛米左右. 电机与阀之间有塑料隔热板．实验室室温31-32度.
一. 电机通电30分钟后(过程中不出现有丢步现象),随机测电机表面4个点, 温度分别为50摄氏度, 50摄氏度, 50摄氏度, 51摄氏度.
实验结束后测实验室室温32摄氏度. 测阀压阀各点温度分别为45,45,46摄氏度.[/color]
实验条件： 自制全数字电流环恒流斩波控制器， 200细分，脉冲频率4096HZ， 两相混合42电机， 一个整步1。8度。外部电源电压为24V. 负载为液压阀，本次试验有通高压油,在电机的转动过程中,液压油油压在3.1-6.8MP之间变化。在阀的不同开度情况下(对应不同的液压),负载变化比较大, 平均值大概在0.2牛米左右. 电机与阀之间有塑料隔热板．实验室室温31-32度.
一. 电机通电30分钟后(过程中不出现有丢步现象),随机测电机表面4个点, 温度分别为50摄氏度, 50摄氏度, 50摄氏度, 51摄氏度.
实验结束后测实验室室温32摄氏度. 测阀压阀各点温度分别为45,45,46摄氏度.[/color]
发表于：2007-05-08 09:35:00
248楼
步进电机温升试验四
实验条件： 自制全数字电流环恒流斩波控制器， 200细分，脉冲频率4096HZ， 两相混合42电机， 一个整步1。8度。外部电源电压为24V. 负载为液压阀，本次试验有通高压油,在电机的转动过程中,液压油油压在3.9-8.7MP之间变化。 电机与阀之间有塑料隔热板．实验开始时实验室室温28度.
一. 电机通电30分钟后(过程中不出现有丢步现象),随机测电机表面4个点, 温度分别为50摄氏度, 50摄氏度, 50摄氏度, 51摄氏度.
实验结束后测实验室室温30摄氏度. 测阀压阀各点温度分别为43,44,44摄氏度.
实验条件： 自制全数字电流环恒流斩波控制器， 200细分，脉冲频率4096HZ， 两相混合42电机， 一个整步1。8度。外部电源电压为24V. 负载为液压阀，本次试验有通高压油,在电机的转动过程中,液压油油压在3.9-8.7MP之间变化。 电机与阀之间有塑料隔热板．实验开始时实验室室温28度.
一. 电机通电30分钟后(过程中不出现有丢步现象),随机测电机表面4个点, 温度分别为50摄氏度, 50摄氏度, 50摄氏度, 51摄氏度.
实验结束后测实验室室温30摄氏度. 测阀压阀各点温度分别为43,44,44摄氏度.
发表于：2007-05-08 09:49:00
249楼
试验完了后,发现忘了测对应油压下的负载, 电机通电, 重开试验平台, 压力调到3.9-8.7MP之间变化, 一测力矩, 跌破眼镜!!! 最大不到0.3牛米, 最小只有0.1左右. `油压升高了( 油压高了, 油温相对会高点, 通过液压阀限流孔时的发热量会大点), , 但负载却没有上去(液压阀是公司自己做的,精度没啥保证, 电机与阀之间的同轴度也没保证, 估计转多转顺了) . 试验白做了......(晕死, 温升试验第一次重复和第二次重复也没测力矩, 只凭感觉认为电机没拆下来过, 压力又一样, 负载大小应该一样的......)
发表于：2007-05-09 14:59:00
254楼
[color=#008000] 改良步进电机温升试验一
实验条件： 自制全数字电流环恒流斩波控制器， 200细分，脉冲频率4096HZ， 两相混合42电机， 一个整步1。8度。外部电源电压为24V. 负载为液压阀,电机与液压阀通过刚性连轴套连接,电机与阀之间有塑料隔热板.本次试验不通高压油,试验平台不启动 ．实验开始时实验室室温29度. 试验前后测得负载均为0.6-0.8牛米.
一. 电机通电30分钟后(过程中不出现有丢步现象),随机测电机表面4个点, 温度分别为45摄氏度, 45摄氏度, 45摄氏度, 46摄氏度.
实验结束后测实验室室温为30摄氏度. [/color]
实验条件： 自制全数字电流环恒流斩波控制器， 200细分，脉冲频率4096HZ， 两相混合42电机， 一个整步1。8度。外部电源电压为24V. 负载为液压阀,电机与液压阀通过刚性连轴套连接,电机与阀之间有塑料隔热板.本次试验不通高压油,试验平台不启动 ．实验开始时实验室室温29度. 试验前后测得负载均为0.6-0.8牛米.
一. 电机通电30分钟后(过程中不出现有丢步现象),随机测电机表面4个点, 温度分别为45摄氏度, 45摄氏度, 45摄氏度, 46摄氏度.
实验结束后测实验室室温为30摄氏度. [/color]
发表于：2007-05-09 15:18:00
255楼
[color=#008000]改良步进电机温升试验二
实验条件： 自制全数字电流环恒流斩波控制器， 200细分，脉冲频率4096HZ， 两相混合42电机， 一个整步1。8度。外部电源电压为24V. 负载为液压阀,电机与液压阀通过刚性连轴套连接,电机与阀之间有塑料隔热板.本次试验不通高压油,试验平台不启动 ．与改良步进温升试验一相比, 本次试验将液压阀阀心锁紧螺母往死里锁紧,
试验前后测得平均负载为0.14牛米左右. 试验开始时实验室室温为30摄氏度.
一. 电机通电30分钟后(过程中不出现有丢步现象),随机测电机表面4个点, 温度分别为44摄氏度, 44摄氏度, 44摄氏度, 45摄氏度.
实验结束后测实验室室温为31摄氏度.[/color]
实验条件： 自制全数字电流环恒流斩波控制器， 200细分，脉冲频率4096HZ， 两相混合42电机， 一个整步1。8度。外部电源电压为24V. 负载为液压阀,电机与液压阀通过刚性连轴套连接,电机与阀之间有塑料隔热板.本次试验不通高压油,试验平台不启动 ．与改良步进温升试验一相比, 本次试验将液压阀阀心锁紧螺母往死里锁紧,
试验前后测得平均负载为0.14牛米左右. 试验开始时实验室室温为30摄氏度.
一. 电机通电30分钟后(过程中不出现有丢步现象),随机测电机表面4个点, 温度分别为44摄氏度, 44摄氏度, 44摄氏度, 45摄氏度.
实验结束后测实验室室温为31摄氏度.[/color]
发表于：2007-05-09 15:26:00
256楼
[color=#008000] 改良步进电机温升试验三
实验条件： 自制全数字电流环恒流斩波控制器， 200细分，脉冲频率4096HZ， 两相混合42电机， 一个整步1。8度。外部电源电压为24V. 负载为液压阀,电机与液压阀通过刚性连轴套连接,电机与阀之间有塑料隔热板.本次试验不通高压油,试验平台不启动 ．与改良步进温升试验一和二相比, 本次试验将液压阀阀心锁紧螺母松了下来, 但保持电机与阀之间的刚性连轴套连接. 试验开始时实验室室温为31摄氏度.
一. 电机通电30分钟后(过程中不出现有丢步现象),随机测电机表面4个点, 温度分别为46摄氏度, 47摄氏度, 47摄氏度, 47摄氏度.
(测量时曾有一次示数为48摄氏度)
实验结束后测实验室室温为30摄氏度.(天转阴,貌似要下雨)[/color]
实验条件： 自制全数字电流环恒流斩波控制器， 200细分，脉冲频率4096HZ， 两相混合42电机， 一个整步1。8度。外部电源电压为24V. 负载为液压阀,电机与液压阀通过刚性连轴套连接,电机与阀之间有塑料隔热板.本次试验不通高压油,试验平台不启动 ．与改良步进温升试验一和二相比, 本次试验将液压阀阀心锁紧螺母松了下来, 但保持电机与阀之间的刚性连轴套连接. 试验开始时实验室室温为31摄氏度.
一. 电机通电30分钟后(过程中不出现有丢步现象),随机测电机表面4个点, 温度分别为46摄氏度, 47摄氏度, 47摄氏度, 47摄氏度.
(测量时曾有一次示数为48摄氏度)
实验结束后测实验室室温为30摄氏度.(天转阴,貌似要下雨)[/color]
发表于：2007-05-10 09:10:00
257楼
TO 波恩:
关上前面你提的"你前几回关于4096Hz，1024Hz和256Hz的实验数据表明，不同频率下，驱动电源的电流几乎没有变化，这一实验数据无法支持你一再坚称的步进电机按步做功形成转子动能，而每步动能最终振荡（阻尼）消耗为发热占步进电机总体发热量的一个可观比例的理论，因为从4096Hz到256Hz，频率足足相差16倍，也就是说步进电机按步做功的功率或做功的累加和整整差了16倍，却竟然在驱动电流上毫无反应，这样的数据只能得出一个结论，步进电机按步做功，最终振荡（阻尼）消耗转化的发热量所占步进电机总体发热量的比例微不足道"
现在回复如下:
1. 步进电机按步做功形成的转子动能最终消耗成热能及负载获得的能量, 两者的大小彼消此长. 消耗成热能的方式有两种: 物理摩擦和切割磁感线生成电动势并通过电机绕组根据电热效应生成热能. 后者, 其实也是电机绕组的电流发热, 可以理解为电机绕组电流总发热量的一部分.
2. 电机绕组电流总发热量, 也可以理解成由两部分组成, 一是外部输入电能的电热效应产生的, 二是电机转子切割磁场线生成的电能的电热效应产生的. 实事上, 这两部分的电流及发热, 在任何时刻是叠加在一起的, 但我们分开来易于理解一些.
3. 对步进电机言, 一旦其脉冲频率确定了, 宏观上我们可以这样去理解其消耗的总能量去向: 第一部份. 铁损, 外部输入电流的电热效应产生的热量. 在脉冲频率一定的情况下, 这两个量宏观上都是不变的; 第二部份. 电机对转子做的总功. 其中, 电机对转子做的总功, 其去向也可以分为3部分: 第1部分. 由物理摩擦消耗并产生热量; 第2部分. 切割磁场性产生成的电能并最终转化成的热能. 第3部分. 负载获得的能量.
4. 在不同的脉冲频率下(就以256HZ和4096HZ为例来讨论), 电机消耗的总能量的去向是一样的, 只是每个部分的大小, 占的比例不同罢了. 首先, 由外部输入电流的电效效应产生的热量, 4096HZ时肯定比256HZ时要小, 个人觉得可能的原因有:(1) 高频脉冲波形失真 (2) 反电动势的影响. 而4096HZ时, 电机对转子做的总功, 肯定比256HZ的电机对转子做的总功要大, 但个人认为, 不存在线性增大的可能性. 具体的量化计算, 已远超出本人的能力. 另外, 关于铁损本人的理解有限, 在此能避则避.
5. 就是不同的脉冲频率下, 驱动电流不变的问题. 首先, 本人也是觉得很奇怪的. 按我上面的理解, 外部输入电流的电效效应产生的热量和电机对转子做的总功, 在不同脉冲频率下, 两者的变化方向是相反的. 但有没这么巧, 这边少这么多, 那边就多这么多, 从而维持步进电机消耗的总能量恒定呢??????
从我做的测试来看([color=#FF0000]在此强调, 本人的实验器材精度非常有限[/color]), 宏观上是可以认为不同脉冲频率下, 电机消耗的总能量是恒定的, 但是不是在所有的控制器上都能得到同样的试验结果? 假如是恒定的, 其根本原因是什么? 目前本人不得而知.
关上前面你提的"你前几回关于4096Hz，1024Hz和256Hz的实验数据表明，不同频率下，驱动电源的电流几乎没有变化，这一实验数据无法支持你一再坚称的步进电机按步做功形成转子动能，而每步动能最终振荡（阻尼）消耗为发热占步进电机总体发热量的一个可观比例的理论，因为从4096Hz到256Hz，频率足足相差16倍，也就是说步进电机按步做功的功率或做功的累加和整整差了16倍，却竟然在驱动电流上毫无反应，这样的数据只能得出一个结论，步进电机按步做功，最终振荡（阻尼）消耗转化的发热量所占步进电机总体发热量的比例微不足道"
现在回复如下:
1. 步进电机按步做功形成的转子动能最终消耗成热能及负载获得的能量, 两者的大小彼消此长. 消耗成热能的方式有两种: 物理摩擦和切割磁感线生成电动势并通过电机绕组根据电热效应生成热能. 后者, 其实也是电机绕组的电流发热, 可以理解为电机绕组电流总发热量的一部分.
2. 电机绕组电流总发热量, 也可以理解成由两部分组成, 一是外部输入电能的电热效应产生的, 二是电机转子切割磁场线生成的电能的电热效应产生的. 实事上, 这两部分的电流及发热, 在任何时刻是叠加在一起的, 但我们分开来易于理解一些.
3. 对步进电机言, 一旦其脉冲频率确定了, 宏观上我们可以这样去理解其消耗的总能量去向: 第一部份. 铁损, 外部输入电流的电热效应产生的热量. 在脉冲频率一定的情况下, 这两个量宏观上都是不变的; 第二部份. 电机对转子做的总功. 其中, 电机对转子做的总功, 其去向也可以分为3部分: 第1部分. 由物理摩擦消耗并产生热量; 第2部分. 切割磁场性产生成的电能并最终转化成的热能. 第3部分. 负载获得的能量.
4. 在不同的脉冲频率下(就以256HZ和4096HZ为例来讨论), 电机消耗的总能量的去向是一样的, 只是每个部分的大小, 占的比例不同罢了. 首先, 由外部输入电流的电效效应产生的热量, 4096HZ时肯定比256HZ时要小, 个人觉得可能的原因有:(1) 高频脉冲波形失真 (2) 反电动势的影响. 而4096HZ时, 电机对转子做的总功, 肯定比256HZ的电机对转子做的总功要大, 但个人认为, 不存在线性增大的可能性. 具体的量化计算, 已远超出本人的能力. 另外, 关于铁损本人的理解有限, 在此能避则避.
5. 就是不同的脉冲频率下, 驱动电流不变的问题. 首先, 本人也是觉得很奇怪的. 按我上面的理解, 外部输入电流的电效效应产生的热量和电机对转子做的总功, 在不同脉冲频率下, 两者的变化方向是相反的. 但有没这么巧, 这边少这么多, 那边就多这么多, 从而维持步进电机消耗的总能量恒定呢??????
从我做的测试来看([color=#FF0000]在此强调, 本人的实验器材精度非常有限[/color]), 宏观上是可以认为不同脉冲频率下, 电机消耗的总能量是恒定的, 但是不是在所有的控制器上都能得到同样的试验结果? 假如是恒定的, 其根本原因是什么? 目前本人不得而知.
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