德国SEW电机发生振荡、失步现象及对策

    德国SEW电机发生振荡、失步现象及对策
    德国SEW电机作为种数字式执行元件，在运动控制系统中得到广泛的应用。许多用户朋友在使用步进电机的时候，感觉电机工作时有较大的发热，心存疑虑，不知这种现象是否正常。实际上发热是步进电机的个普遍现象，但怎样的发热程度才算正常，以及如何尽量减小步进电机发热呢？本文将对这些问题做简单的分析。
    1、步进电机为什么会发热
    对于各种德国SEW电机而言，内部都是由铁芯和绕组线圈组成的。绕组有电阻，通电会产生损耗，损耗大小与电阻和电流的平方成正比，这就是我们常说的铜损，如果电流不是标准的直流或正弦波，还会产生谐波损耗；铁心有磁滞涡流效应，在交变磁场中也会产生损耗，其大小与材料，电流，频率，电压有关，这叫铁损。铜损和铁损都会以发热的形式表现出来，从而影响电机的效率。步进电机般追求定位精度和力矩输出，效率比较低，电流般比较大，且谐波成分高，电流交变的频率也随转速而变化，因而步进电机普遍存在发热情况，且情况比般交流电机严重。
    2、德国SEW电机发热的合理范围
    德国SEW电机发热允许到什么程度，主要取决于电机内部缘等。内部缘在高温下（130度以上）才会被破坏。所以只要内部不超过130度，电机便不会损坏，而这时表面温度会在90度以下。所以，步进电机表面温度在70-80度都是正常的。简单的温度测量方法有用点温计的，也可以粗略判断：用手可以触摸1-2秒以上，不超过60度；用手只能碰下，大约在70-80度；滴几滴水迅速气化，则90度以上了。
    3、德国SEW电机发热随速度变化的情况
    采用恒流驱动技术时，步进电机在静态和低速下，电流会维持相对恒定，以保持恒力矩输出。速度高到定程度，电机内部反电势升高，电流将逐步下降，力矩也会下降。因此，因铜损带来的发热情况就与速度相关了。静态和低速时般发热高，高速时发热低。但是铁损（虽然占的比例较小）变化的情况却不尽然，而电机整个的发热是二者之和，所以上述只是般情况。
    德国SEW电机的平均速度大于旋转磁场的速度。这主要发生在制动和突然换向时，转子获得过多的能量，产生严重的过冲，引起失步(越步)。
    德国SEW电机在启动时，如果脉冲的频率较高，由于电机来不及获得足够的能量，转子无法跟上旋转磁场的速度，所以引起失步。因此，步进电机有个启动频率。超过启动频率启动时，肯定会产生失步。
    注意：启动频率不是个固定值.提高电机的转矩、减小负载转动惯量、减小步距角都可以提高步进电机的启动频率。
    转子的转速慢于旋转磁场的速度、或者说慢于换相速度(丢步)。
    德国SEW电机在启动时，如果脉冲的频率较高，由于电机来不及获得足够的能量，转子无法跟上旋转磁场的速度，所以引起失步。因此，步进电机有个启动频率。超过启动频率启动时，肯定会产生失步。
    消除振荡——阻尼方法：机械阻尼法和电子阻尼法机械阻尼法比较单，就是在电机轴上加阻尼器，电子阻尼法则有多种：
    1、多相励磁法
    多相励磁会产生电磁阻尼，削弱或消除振荡现象，如电机的双三拍和六拍方式。
    2、变频变压法
    德国SEW电机在高频和在低频时转子所获得的能量不样。在低频时，绕组中的电流上升时间长，转子获得的能量大，因此容易产生振荡，在高频时则相反。所以，可以设计种电路，使电压随频率的降低而减小，这样使绕组在低频时的电流减小，可以地消除振荡。
    3、细分步法
    德国SEW电机绕组中的稳定电流分成若干，每进步，电流升，也相对地提高步进频率，使步进过程平稳进行。
    4、反相阻尼法——用于步进电机制动
    在德国SEW电机转子要过平衡点之前，加个反向作用力以平衡惯性力，使转子到达平衡点时速度为零，实现准确制动。例如，三相混合式步进电机工作在单三拍，正处于B拍，并希望它停在C拍，则控制换相B-C-B-C,二个B拍起平衡惯性力作用，而不是让电机走步。