德國SEW電機驅(qū)動器發(fā)熱是什么情況，如何減小？
德國SEW電機作為一種數(shù)字式執(zhí)行元件，在運動控制系統(tǒng)中得到廣泛的應用。許多用戶朋友在使用步進電機的時候，感覺電機工作時有較大的發(fā)熱，質(zhì)疑這種現(xiàn)象是否正常。實際上發(fā)熱是步進電機驅(qū)動器的一個普遍現(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電機發(fā)熱呢?
，要了解步進電機為什么會發(fā)熱對于各種步進電機而言，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，如果電流不是標準的直流或正弦波，還會產(chǎn)生諧波損耗;鐵心有磁滯渦流效應，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，從而影響電機的效率。
德國SEW電機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，因而步進電機普遍存在發(fā)熱情況，且情況比一般交流電機嚴重。再者，將步進電機發(fā)熱控制在合理范圍內(nèi)電機發(fā)熱允許到什么程度，主要取決于電機內(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，電機便不會損壞，而這時表面溫度會在90度以下。所以，步進電機表面溫度在70-80度都是正常的。
簡單的溫度測量方法有用點溫計的，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；當然也可以用測溫槍來檢測。步進電機發(fā)熱隨速度變化的情況采用恒流驅(qū)動技術(shù)時，步進電機在靜態(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電機速度到一定程度，電機內(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)和低速時一般發(fā)熱，速時發(fā)熱低。但是鐵損(雖然占的比例較小)變化的情況卻不盡然，而電機整個的發(fā)熱是二者之和，所以上述只是一般情況。
德國SEW電機發(fā)熱雖然一般不會影響電機的壽命，對大多數(shù)客戶來說沒必要理會。但是，嚴重的發(fā)熱會帶來一些負面影響。如電機內(nèi)部各部分熱膨脹系數(shù)不同導致結(jié)構(gòu)應力的變化和內(nèi)部氣隙的微小變化，會影響電機的動態(tài)響應，速會容易失步。又如有些場合不允許電機的過度發(fā)熱，如醫(yī)療器械和的測試設備等。
德國SEW電機Z后，減少電機的發(fā)熱減少發(fā)熱，就是減少銅損和鐵損。減少銅損有兩個方向，減少電阻和電流，這就要求在選型時盡量選擇電阻小和額定電流小的電機，對兩相電機，能用串聯(lián)的電機就不用并聯(lián)電機。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，則應充分利用驅(qū)動器的自動半流控制功能和脫機功能，前者在電機處于靜態(tài)時自動減少電流，后者干脆將電流切斷。另外，細分驅(qū)動器由于電流波形接近正弦，諧波少，電機發(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)動的電機雖然會帶來速特性的提升，但也帶來發(fā)熱的增加。所以應當選擇合適的驅(qū)動電壓等，兼顧速性，平穩(wěn)性和發(fā)熱，噪音等指標。
它根據(jù)給定值r(t)與實際輸出值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，對被控對象進行控制。文獻將集成位置傳感器用于二相混合式步進電機中，以位置檢測器和矢量控制為基礎，設計出了一個可自動調(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。文獻根據(jù)步進電機的數(shù)學模型，設計了步進電機的PID控制系統(tǒng)，采用PID控制算法得到控制量，從而控制電機向位置運動。Z后，通過仿真驗證了該控制具有較的動態(tài)響應特性。采用PID控制器具有結(jié)構(gòu)簡單、魯棒性強、可靠性等,但是它無法有效應對系統(tǒng)中的不確定信息。
德國SEW電機是在20世紀50年代發(fā)展起來的自動控制域的一個分支。它是隨著控制對象的復雜化，當動態(tài)特性不可知或發(fā)生不可預測的變化時，為得到性能的控制器而產(chǎn)生的。其主要是容易實現(xiàn)和自適應速度快，能有效地克服電機模型參數(shù)的緩慢變化所引起的影響，是輸出信號跟蹤參考信號。文獻研究者根據(jù)步進電機的線性或近似線性模型推導出了全局穩(wěn)定的自適應控制算法，這些控制算法都嚴重依賴于電機模型參數(shù)。文獻將閉環(huán)反饋控制與自適應控制結(jié)合來檢測轉(zhuǎn)子的位置和速度,通過反饋和自適應處理,按照化的升降運行曲線，自動地發(fā)出驅(qū)動的脈沖串，提了電機的拖動力矩特性，同時使電機獲得更的位置控制和較較平穩(wěn)的轉(zhuǎn)速。
目前，很多學者將自適應控制與其他控制方法相結(jié)合，以解決單純自適應控制的不足。文獻設計的魯棒自適應低速伺服控制器，確保了轉(zhuǎn)動脈矩的Z大化補償及伺服系統(tǒng)低速的跟蹤控制性能。文獻實現(xiàn)的自適應模糊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)，實現(xiàn)對步進電機的自適應控制，從而有效地提系統(tǒng)的響應時間、計算和抗干擾性。
德國SEW電機電機性能控制的理論基礎，可以改善電機的轉(zhuǎn)矩控制性能。它通過磁場定向?qū)⒍ㄗ与娏鞣譃閯畲欧至亢娃D(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。由于步進電機不僅存在主電磁轉(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)復雜，非線性較一般電機嚴重得多，所以它的矢量控制也較為復雜。推導出了二相混合式步進電機d-q軸數(shù)學模型,以轉(zhuǎn)子永磁磁鏈為定向坐標系，令直軸電流id=0，電動機電磁轉(zhuǎn)矩與iq成正比，用PC機實現(xiàn)了矢量控制系統(tǒng)。系統(tǒng)中使用傳感器檢測電機的繞組電流和轉(zhuǎn)自位置，用PWM方式控制電機繞組電流。文推導出基于磁網(wǎng)絡的二相混合式步進電機模型，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)絡模型參考自適應控制策略對系統(tǒng)中的不確定因素進行實時補償，通過Z大轉(zhuǎn)矩/電流矢量控制實現(xiàn)電機的效控制。
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