“Patate e nxehtë!” - Kjo mund të jetë prekja e parë që shumë inxhinierë, prodhues dhe studentë kanë te mikromotorët haporë gjatë debuggingut të projektit. Është një fenomen jashtëzakonisht i zakonshëm që mikromotorët haporë të gjenerojnë nxehtësi gjatë funksionimit. Por çelësi është, sa e nxehtë është normale? Dhe sa e nxehtë tregon një problem?

Ngrohja e fortë jo vetëm që zvogëlon efikasitetin, çift rrotulluesin dhe saktësinë e motorit, por gjithashtu përshpejton plakjen e izolimit të brendshëm në planin afatgjatë, duke çuar në dëmtime të përhershme të motorit. Nëse po përballeni me nxehtësinë e mikromotorëve hapës në printerin tuaj 3D, makinën CNC ose robotin, atëherë ky artikull është për ju. Ne do të thellohemi në shkaqet rrënjësore të temperaturës dhe do t'ju ofrojmë 5 zgjidhje të menjëhershme ftohjeje.

Pjesa 1: Eksplorimi i shkakut rrënjësor - pse një mikromotor hap pas hapi gjeneron nxehtësi?

Së pari, është e nevojshme të sqarohet një koncept thelbësor: ngrohja e mikromotorëve hap pas hapi është e pashmangshme dhe nuk mund të shmanget plotësisht. Nxehtësia e saj vjen kryesisht nga dy aspekte:

1. Humbja e hekurit (humbja e bërthamës): Statori i motorit është bërë nga fletë çeliku silikoni të grumbulluara, dhe fusha magnetike alternative do të gjenerojë rryma vorbull dhe histerezë në të, duke shkaktuar gjenerim të nxehtësisë. Kjo pjesë e humbjes lidhet me shpejtësinë (frekuencën) e motorit, dhe sa më e lartë të jetë shpejtësia, aq më e madhe është zakonisht humbja e hekurit.

2. Humbja e bakrit (humbja e rezistencës së mbështjelljes): Ky është burimi kryesor i nxehtësisë dhe gjithashtu një pjesë në optimizimin e së cilës mund të përqendrohemi. Ai ndjek ligjin e Xhaulit: P=I² × R.

P (humbja e energjisë): Energjia shndërrohet direkt në nxehtësi.

Unë (aktual):Rryma që rrjedh nëpër mbështjelljen e motorit.

R (Rezistenca):Rezistenca e brendshme e mbështjelljes së motorit.

Thënë thjesht, sasia e nxehtësisë së gjeneruar është proporcionale me katrorin e rrymës. Kjo do të thotë që edhe një rritje e vogël e rrymës mund të çojë në një rritje katrore të nxehtësisë. Pothuajse të gjitha zgjidhjet tona sillen rreth mënyrës se si ta menaxhojmë shkencërisht këtë rrymë (I).

Pjesa 2: Pesë fajtorë kryesorë - Analiza e shkaqeve specifike që çojnë në ethe të rënda

Kur temperatura e motorit është shumë e lartë (si p.sh. shumë e nxehtë për t’u prekur, zakonisht tejkalon 70-80 °C), kjo zakonisht shkaktohet nga një ose më shumë nga arsyet e mëposhtme:

Fajtori i parë është se rryma e drejtimit është vendosur shumë lart

Ky është pika e kontrollit më e zakonshme dhe kryesore. Për të marrë një çift rrotullues më të madh në dalje, përdoruesit shpesh e rrotullojnë shumë potenciometrin e rregullimit të rrymës në ngasës (siç janë A4988, TMC2208, TB6600). Kjo rezultoi drejtpërdrejt në një rrymë të mbështjelljes (I) që tejkalonte shumë vlerën nominale të motorit, dhe sipas P=I² × R, nxehtësia u rrit ndjeshëm. Mos harroni: rritja e çift rrotullues vjen me koston e nxehtësisë.

Fajtori i dytë: Tensioni dhe mënyra e ngarjes jo e duhur

Tensioni i furnizimit është shumë i lartë: Sistemi i motorit hap pas hapi përdor një "ngarje me rrymë konstante", por një tension më i lartë furnizimi do të thotë që drejtuesi mund ta "shtyjë" rrymën në mbështjelljen e motorit me një shpejtësi më të madhe, gjë që është e dobishme për përmirësimin e performancës me shpejtësi të lartë. Megjithatë, në shpejtësi të ulëta ose në qetësi, tensioni i tepërt mund të shkaktojë ndërprerje shumë të shpeshta të rrymës, duke rritur humbjet e ndërprerësit dhe duke shkaktuar ngrohjen si të drejtuesit ashtu edhe të motorit.

Mospërdorimi i mikro-shkallëzimit ose nënndarja e pamjaftueshme:Në modalitetin me hap të plotë, forma e valës së rrymës është një valë katrore dhe rryma ndryshon në mënyrë dramatike. Vlera e rrymës në bobinë ndryshon papritur midis 0 dhe vlerës maksimale, duke rezultuar në valëzim të madh të çift rrotullues dhe zhurmë, dhe efikasitet relativisht të ulët. Dhe mikro-hapja zbut kurbën e ndryshimit të rrymës (afërsisht një valë sinusoidale), zvogëlon humbjet harmonike dhe valëzimin e çift rrotullues, funksionon më rrjedhshëm dhe zakonisht zvogëlon gjenerimin mesatar të nxehtësisë në një farë mase.

Fajtori i tretë: Mbingarkesë ose probleme mekanike

Tejkalimi i ngarkesës së vlerësuar: Nëse motori funksionon nën një ngarkesë afër ose mbi çift rrotulluesin mbajtës për një kohë të gjatë, për të kapërcyer rezistencën, drejtuesi do të vazhdojë të ofrojë rrymë të lartë, duke rezultuar në temperaturë të lartë të qëndrueshme.

Fërkim mekanik, keqpozicionim dhe bllokim: Instalimi i gabuar i bashkuesve, shinat udhëzuese të dobëta dhe objektet e huaja në vidën e plumbit mund të shkaktojnë ngarkesa shtesë dhe të panevojshme në motor, duke e detyruar atë të punojë më shumë dhe të gjenerojë më shumë nxehtësi.

Fajtori i katërt: Përzgjedhja e gabuar e motorit

Një kalë i vogël që tërheq një karrocë të madhe. Nëse vetë projekti kërkon një çift rrotullues të madh dhe zgjidhni një motor që është shumë i vogël në madhësi (si p.sh. përdorimi i NEMA 17 për të bërë punën e NEMA 23), atëherë ai mund të funksionojë vetëm nën mbingarkesë për një kohë të gjatë dhe ngrohja e fortë është një rezultat i pashmangshëm.

Fajtori i pestë: Mjedisi i dobët i punës dhe kushtet e dobëta të shpërndarjes së nxehtësisë

Temperatura e lartë e ambientit: Motori funksionon në një hapësirë ​​të mbyllur ose në një mjedis me burime të tjera nxehtësie afër (siç janë printerët 3D ose kokat lazer), gjë që e zvogëlon shumë efikasitetin e shpërndarjes së nxehtësisë.

Konvekcion natyror i pamjaftueshëm: Vetë motori është një burim nxehtësie. Nëse ajri përreth nuk qarkullon, nxehtësia nuk mund të largohet në kohën e duhur, duke çuar në akumulimin e nxehtësisë dhe rritjen e vazhdueshme të temperaturës.

Pjesa 3: Zgjidhje praktike - 5 metoda efektive të ftohjes për motorin tuaj mikro-stepper

Pas identifikimit të shkakut, ne mund të përshkruajmë ilaçin e duhur. Ju lutemi zgjidhni problemin dhe optimizoni sipas renditjes së mëposhtme:

Zgjidhja 1: Vendosni me saktësi rrymën e drejtimit (më efektive, hapi i parë)

Metoda e funksionimit:Përdorni një multimetër për të matur tensionin referues të rrymës (Vref) në drajver dhe llogaritni vlerën përkatëse të rrymës sipas formulës (formula të ndryshme për drajverë të ndryshëm). Vendoseni atë në 70% -90% të rrymës nominale të fazës së motorit. Për shembull, një motor me një rrymë nominale prej 1.5A mund të vendoset midis 1.0A dhe 1.3A.

Pse është efektive: Ai e zvogëlon drejtpërdrejt I në formulën e gjenerimit të nxehtësisë dhe e zvogëlon humbjen e nxehtësisë me herën katrore. Kur çift rrotullues është i mjaftueshëm, kjo është metoda e ftohjes më me kosto efektive.

Zgjidhja 2: Optimizoni tensionin e drejtimit dhe aktivizoni mikro-stepimin

Tensioni i transmisionit: Zgjidhni një tension që përputhet me kërkesat tuaja të shpejtësisë. Për shumicën e aplikacioneve desktop, 24V-36V është një diapazon që arrin një ekuilibër të mirë midis performancës dhe gjenerimit të nxehtësisë. Shmangni përdorimin e tensionit tepër të lartë. 

Aktivizo mikro-shkallëzim me ndarje të lartë: Vendosni drajverin në një modalitet më të lartë mikro-hapësh (si p.sh. nënndarja 16 ose 32). Kjo jo vetëm që sjell lëvizje më të butë dhe më të qetë, por gjithashtu zvogëlon humbjet harmonike për shkak të formës së valës së lëmuar të rrymës, e cila ndihmon në uljen e gjenerimit të nxehtësisë gjatë funksionimit me shpejtësi mesatare dhe të ulët.

Zgjidhja 3: Instalimi i radiatorëve dhe ftohjes me ajër të detyruar (shpërndarje fizike e nxehtësisë)

Pendat e shpërndarjes së nxehtësisë: Për shumicën e motorëve hapës miniaturë (veçanërisht NEMA 17), ngjitja ose shtrëngimi i fletëve të shpërndarjes së nxehtësisë prej lidhjeje alumini në strehimin e motorit është metoda më e drejtpërdrejtë dhe ekonomike. Lavamani i nxehtësisë rrit shumë sipërfaqen e shpërndarjes së nxehtësisë së motorit, duke përdorur konvekcionin natyror të ajrit për të hequr nxehtësinë.

Ftohje me ajër të detyruar: Nëse efekti i radiatorit të nxehtësisë ende nuk është ideal, veçanërisht në hapësira të mbyllura, shtimi i një ventilatori të vogël (siç është ventilatori 4010 ose 5015) për ftohje me ajër të detyruar është zgjidhja përfundimtare. Rrjedha e ajrit mund ta largojë shpejt nxehtësinë dhe efekti i ftohjes është jashtëzakonisht i rëndësishëm. Kjo është praktika standarde në printerët 3D dhe makinat CNC.

Zgjidhja 4: Optimizoni Cilësimet e Diskut (Teknika të Avancuara)

Shumë disqe inteligjentë modernë ofrojnë funksionalitet të avancuar të kontrollit të rrymës:

StealthShop II dhe Cikli i Përhapjes: Me këtë funksion të aktivizuar, kur motori është i palëvizshëm për një periudhë kohore, rryma e drejtimit do të ulet automatikisht në 50% ose edhe më të ulët se rryma e funksionimit. Për shkak se motori është në gjendje pritjeje për pjesën më të madhe të kohës, ky funksion mund të zvogëlojë ndjeshëm ngrohjen statike.

Pse funksionon: Menaxhim inteligjent i rrymës, duke siguruar energji të mjaftueshme kur është e nevojshme, duke zvogëluar mbeturinat kur nuk janë të nevojshme dhe duke kursyer drejtpërdrejt energji dhe ftohje nga burimi.

Zgjidhja 5: Kontrolloni strukturën mekanike dhe rizgjidhni (zgjidhje themelore)

Inspektimi mekanik: Rrotulloni manualisht boshtin e motorit (në gjendje të fikur) dhe ndjeni nëse është i lëmuar. Kontrolloni të gjithë sistemin e transmisionit për t'u siguruar që nuk ka zona të ngushtësisë, fërkimit ose bllokimit. Një sistem mekanik i lëmuar mund ta zvogëlojë shumë ngarkesën mbi motorin.

Ripërzgjedhje: Nëse, pasi të keni provuar të gjitha metodat e mësipërme, motori është ende i nxehtë dhe çift rrotullues mezi mjafton, atëherë ka të ngjarë që motori të jetë zgjedhur shumë i vogël. Zëvendësimi i motorit me një specifikim më të madh (siç është përmirësimi nga NEMA 17 në NEMA 23) ose një rrymë nominale më të lartë, dhe lejimi i tij të funksionojë brenda zonës së tij të rehatisë, natyrisht do ta zgjidhë në thelb problemin e ngrohjes.

Ndiqni procesin për të hetuar:

Përballë një motori mikrostepper me ngrohje të fortë, mund ta zgjidhni problemin në mënyrë sistematike duke ndjekur procesin e mëposhtëm:

Motori po mbinxehet shumë

Hapi 1: Kontrolloni nëse rryma e përçuesit është vendosur shumë e lartë?

Hapi 2: Kontrolloni nëse ngarkesa mekanike është shumë e rëndë ose nëse fërkimi është i lartë?

Hapi 3: Instaloni pajisje fizike ftohëse

Lidhni një radiator

Shtoni ftohje me ajër të detyruar (ventilator i vogël)

A është përmirësuar temperatura?

Hapi 4: Konsideroni rizgjedhjen dhe zëvendësimin me një model motori më të madh