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步进电机空载时发热大还是带载时发热大? 点击：21052 | 回复：426



奔三十的男孩

    
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发表于：2007-04-23 10:50:00
楼主
突然想到一个问题, 步进电机空载时电机本身发热大, 还是带换载时电机本身发热大?
按我的理解, 如果可以假设步进电机输出功率稳定, 那么空载时, 电机本身的发热量=电机输出功率, 带负载时, 电机本身的发热量= 电机输出功率-负载获得的能量. 那么就是说, 步进电机空载时发热比带载时发热大啰??????
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老柴夫

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发表于：2007-04-24 22:56:00
21楼
空载的时候也是有负载的，这时候的负载就是电机转子。
“发热量= 电机输出功率-负载获得的能量”，电机堵转的时候，这个等式怎么算？按这个等式，堵转的时候，负载太大，会不会算出一个负数来？

可以实测电机的发热量。数据可以说明问题。
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刘岩利

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发表于：2007-04-25 07:03:00
22楼
"难道是步进电机的发热全部来自线圈电热效应?????"
不完全是，也有由于运动产生的热量。不过，我觉得，这部分的热量及其是否带载而产生的变化，相对于电流产生的热量，应该是比较小，小到可以不理睬的。
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奔三十的男孩

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发表于：2007-04-25 08:02:00
23楼
TO 老柴夫:  您估计初中物理没学好......
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奔三十的男孩

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发表于：2007-04-25 08:11:00
24楼
既然堵转, 又何来负载能量???
吐血! 老柴夫估计没上过中学, 哎, 所以说, 再穷, 咱也不能穷教育!
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奔三十的男孩

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发表于：2007-04-25 09:25:00
25楼
TO 刘岩利:
   "我觉得，这部分的热量及其是否带载而产生的变化，相对于电流产生的热量，应该是比较小，小到可以不理睬的", 
  你错了, 对步进电机而言, 在不失步的前提下, 真正"其变化小到可以不理睬的"是电流的热效应部份, 也就是I*I*R, 而不是"由于运动产生的热量及其是否带载而产生的变化".
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奔三十的男孩

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发表于：2007-04-25 10:06:00
26楼
对步进电机而言, 在不丢步前提下, 驱动器输出线上提供的能量P, 大致可以分为四块: P1(绕组电流发热)、P2（磁滞涡流效应发热）、 P3、电机本身的运动发热（冲击、摩擦、震荡等）、P4（负载获得的能量）。由于步进电机的转速只由脉冲速度决定（在不丢步前提下，看贴的认真点，没看清就乱叫的小心我拿砖拍你），固可认为其速度不随负载变化（宏观角度，微观角度还是有变化的），那线圈在运动中生成的反电动势可认为一定值，即驱动器的输出电压、电流、功率等， 在宏观角度（发热等效角度）上，可认为是不随负载变化的。那么， P1、P2部分是不随负载变化的。那么， 在不失步前提下， 步进电机的运动发热，与负载获得的能量，是一种彼消此长的关系（就是你大了，我就小，你小我就大，老柴夫等估计看不明白，在此解释，与别人无关）。
    可以举一个极端的例子： 将电机转子看成是负载（实际就是空载，怕有的人看不明白，在此解释，与别人无关），那么，负载获得的能量=P-P1-P2-P3。 在这种情况下， 负载最后获得的能量是0（老柴夫之流可能又不明白，解释下：转子的速度一直没有增加，即其动能一直没有增加，固认为换载获得的能量是0。另注：宏观角度。再另注：即等效发热角度。笔者旁注：哎，累），那么，根据彼消此长关系， 此时电机本身运动发热=P-P1-P2。  形象解释： 由于负载太小， 步进电机内部的振荡、冲击等比大负载时明显强烈， 固其造成的发热也明显增加。 又注： 相当于我说的“负载就相当于一根弹簧,可以有效的减弱步进电机本身的振荡及带来的冲击, 从而降低电机本身的发热” 
    老柴之流估计还看不懂，再我再举个形象的例子：水猛冲到大容器里， 你不加利用，最后水的动量和势能全变成内能了（老柴夫找本中学物理来看， 不然还是不懂）， 但你要在中间加个发电站， 那有一部份能量就变成电能了， 那么内能的生成就减小了。
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奔三十的男孩

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发表于：2007-04-25 10:13:00
27楼
再看堵转和静止的情况。
    从功的角度看（劝老柴夫不要看这段，因为没信心写清楚给你看）， 你们不认为堵转、转子静止、绝对0负载（负载绝对质量为0）其实是一样的吗？ 这三种情况结果都一样， 对负载做不了功，也就是负载获不了能量， 也就是在负载上消耗的功率为0， 也就是负载不存在， 也就是绝对空载， 也就是转子静止， 也就是。。。。。 （晕了），  所以， 这些个情况， 电机本身的发热都是一样的（不考虑电流的轻微变化）都等于P-P1-P2， 都比有负载的电机发热量大。
      
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奔三十的男孩

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28楼
本贴申请精华
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奔三十的男孩

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29楼
老柴夫来看这段： 
    堵转：相当于发电站，　水冲不动涡轮，发不出电，那水的能量还得全部变成内能吧？
　　转子静止：靠，压根就没想发电，那能量还不全部变成内能？
　　空载或负载很小：　倒是能发电，　但发电站容量太小，全世界的水倒进去只能使一个ＬＥＤ发光。那绝大部份的水能也还得变成内能。
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奔三十的男孩

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30楼
重复：　本贴申请精华。
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奔三十的男孩

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31楼
加不加负载与建不建水电站其实差不多，　你建了电站，那水还是从高往下流，　该流多少，它还是流多少，总不会你建了电站水就往天上去了以？　老柴夫，对吧？
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奔三十的男孩

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32楼
等此贴成精华后再贴试验数据,先潜水一段时间
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北海

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发表于：2007-04-25 12:14:00
33楼

 to:阿修罗的眼泪：  
    TO 刘岩利:  版主太忙了, 估计没有细看, 也没有细想. "中学老师教导我们说，导电体的发热，总是I*I*r。线圈电阻不会随有没有负载而变化" 之意难道是步进电机的发热全部来自线圈电热效应????? 
 
线圈的发热是步进电机发热的主要因素，涡流也是一大因素，但是不是主要的
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北海

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34楼
还有就是个人认为不要对别人冷嘲热讽的，好像没有必要这样吧
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扌丸着真心人

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35楼
步进电机的发热主要是线圈电阻发热 就算高速的时候（<3000r/m）涡流和摩擦发热也是很小的！

但是高速的时候，电机的反电动势会大很多，所以驱动器已经不能工作在恒流状态，所以电流会小很多，发热就变小了！比如一般转速>2000r/m以上的时候，电机电流只有射顶的30%不到了，这也是力矩在高速的时候严重下降的原因。所以高速时候只能用高电压驱动比如110v 220v
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波恩

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发表于：2007-04-25 18:13:00
36楼
正如大家已经讨论的：
步进电机的空载发热源自铜损，铁损和电机轴的阻尼负载；
带载发热也同样源自铜损，铁损和电机轴的阻尼负载。

个人认为在驱动电流/电压和转速相同前提下，带载驱动的发热量应该大于空载驱动，其理由是：
1.由于视在驱动电流相同，因而表面上铜损对发热的贡献基本相同；
2.但是由于带载驱动条件下，电机绕组的电流变化率高于空载条件，因而会导致实际的铁损加大；
3.而且高变化率的电流会加重绕组电流的集肤效应，从另一个侧部分增加铜损；
4.带载工作时，电机轴往往受到轴向负载影响，阻尼加大，导致阻尼发热增多。
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奔三十的男孩

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发表于：2007-04-25 23:55:00
37楼
我很有意见， 但我不说。 继续潜水
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北海

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发表于：2007-04-26 10:11:00
38楼
没有这么夸张吧，我昨天晚上看了一下我以前做实验留下来的报告，刚好有纪录带负载和空载的电流波形，从电流波形上看，基本上没有变化，所以我还是认为发热一样。至于摩擦大之类的我想和铜线发热比起来应该可以忽略
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波恩

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发表于：2007-04-26 14:18:00
39楼
允许“北海”依据以往实验数据保留“发热一样”的观点，但是“北海”有没有带载（与额定负载的比例或工作制如何？）和空载的电机温升数据呢？
其实“北海”的数据很可能只是宏观的电流波形，而非微观的电流变化率，要知道对于以恒流驱动方式驱动的步进电机而言，差别恰恰在于电流变化率上，而不是貌似一致的宏观电流波形。
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北海

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发表于：2007-04-26 15:56:00
40楼
因为当时只是看振动情况，所以没有这两种状态的温升数据，只是恰好有从示波器上打印的带负载和空载的电流波形，有机会发上来大家看看，个人认为如果微观的变化没有影响宏观的表现就应该可以忽略这种微观变化造成的影响
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