En tant qu'élément d'exécution numérique, le moteur pas à pas est largement utilisé dans les systèmes de commande de mouvement. De nombreux utilisateurs constatent une forte chaleur dégagée par ces moteurs et s'interrogent sur sa normalité. En réalité, la chaleur est un phénomène courant pour les moteurs pas à pas, mais quel niveau de chaleur est considéré comme normal et comment la minimiser ?
I. Comprendre pourquoi le moteur pas à pas chauffe.
Pour tous les types de moteurs pas à pas, le noyau interne est composé d'un noyau de fer et d'un enroulement. La résistance de l'enroulement engendre des pertes, proportionnelles au carré de la résistance et du courant ; ce sont les pertes par effet Joule. Si le courant n'est ni continu ni sinusoïdal, des pertes harmoniques apparaissent. L'hystérésis du noyau, due aux courants de Foucault, génère également des pertes dans un champ magnétique alternatif ; ces pertes dépendent de la taille des matériaux, du courant, de la fréquence et de la tension ; ce sont les pertes fer. Ces pertes par effet Joule et par effet Fer se traduisent par un dégagement de chaleur, affectant ainsi le rendement du moteur.
Les moteurs pas à pas privilégient généralement la précision de positionnement et le couple de sortie, mais leur rendement est relativement faible, le courant est généralement élevé et comporte de nombreuses composantes harmoniques. La fréquence du courant varie en fonction de la vitesse, ce qui explique pourquoi les moteurs pas à pas ont généralement tendance à chauffer, et ce phénomène est plus grave que pour les moteurs à courant alternatif classiques.
II. le contrôle de la chaleur du moteur pas à pas dans une plage raisonnable.
La chaleur admissible d'un moteur dépend principalement de son niveau d'isolation interne. L'isolation interne n'est détruite qu'à haute température (supérieure à 130 degrés). Tant que la température interne ne dépasse pas 130 degrés, le moteur ne sera pas endommagé et sa température de surface restera inférieure à 90 degrés. Par conséquent, une température de surface de 70 à 80 degrés est normale pour un moteur pas à pas. Une méthode simple de mesure de la température avec un thermomètre permet également une estimation approximative : si la surface résiste au contact pendant plus d'une à deux secondes, la température ne dépasse pas 60 degrés ; si elle est légèrement perceptible au toucher, elle est d'environ 70 à 80 degrés ; si quelques gouttes d'eau s'évaporent rapidement, la température est supérieure à 90 degrés. Bien entendu, un thermomètre infrarouge peut également être utilisé.
III. Le chauffage du moteur pas à pas lors du changement de vitesse.
Lorsqu'on utilise la technologie d'entraînement à courant constant, le moteur pas à pas, en fonctionnement statique et à basse vitesse, maintient un courant relativement constant afin de garantir un couple de sortie constant.
Lorsque la vitesse atteint un certain seuil, le potentiel inverse à l'intérieur du moteur augmente, le courant diminue progressivement et le couple diminue également. Par conséquent, la génération de chaleur due aux pertes par effet Joule est liée à la vitesse.
La production de chaleur est généralement élevée à l'arrêt et à basse vitesse, et faible à haute vitesse. Cependant, les pertes fer (bien que faibles) restent constantes, et la chaleur totale du moteur correspond à la somme des deux. Par conséquent, ce qui précède ne représente qu'une situation générale.
IV. L'impact de la chaleur
Bien que la chaleur du moteur n'affecte généralement pas sa durée de vie, la plupart des clients n'y prêtent pas attention. Cependant, une surchauffe importante peut avoir des effets néfastes.
Par exemple, le coefficient de dilatation thermique des pièces internes du moteur, dû à différentes contraintes structurelles causées par des variations de l'entrefer interne, et même de petites variations, affecteront la réponse dynamique du moteur ; à haute vitesse, il sera facile de perdre un pas.
Par ailleurs, certaines applications, comme les équipements médicaux et les appareils de test de haute précision, ne tolèrent pas une surchauffe du moteur. Un contrôle de la température du moteur est donc indispensable.
五、 réduisez la chaleur du moteur.
Réduire la chaleur revient à réduire les pertes par effet Joule et les pertes par effet Joule. La réduction des pertes par effet Joule s'effectue de deux manières : en réduisant la résistance et le courant. Cela implique de choisir, pour les petits moteurs, une résistance et un courant nominal aussi faibles que possible. Les moteurs biphasés peuvent être utilisés en série ; il n'est pas nécessaire de les monter en parallèle.
Mais cela contredit souvent les exigences de couple et de vitesse élevée.
Le moteur ayant été sélectionné, il convient d'exploiter pleinement la fonction de contrôle automatique du courant à mi-course et la fonction hors ligne du variateur ; la première réduit automatiquement le courant lorsque le moteur est à l'arrêt, la seconde coupe simplement le courant.
De plus, grâce à une division fine du courant proche de la sinusoïde, la réduction des harmoniques limite l'échauffement du moteur. Les pertes fer étant peu nombreuses, le niveau de tension, lié à l'entraînement haute tension du moteur, améliore certes les performances à haute vitesse, mais engendre également une augmentation de la chaleur.
Il convient donc de choisir le niveau de tension d'entraînement approprié, en tenant compte de la vitesse élevée, de la régularité du fonctionnement, de la chaleur, du bruit et d'autres indicateurs.
Date de publication : 13 septembre 2024