«Տաք կարտոֆիլ։» - Սա կարող է լինել առաջին հպումը, որը շատ ինժեներներ, արտադրողներ և ուսանողներ ունենում են միկրոքայլային շարժիչների հետ նախագծի կարգաբերման ընթացքում: Միկրոքայլային շարժիչների համար չափազանց տարածված երևույթ է ջերմություն առաջացնելը աշխատանքի ընթացքում: Բայց գլխավորն այն է, թե որքան տաք է համարվում նորմալ: Եվ որքան տաք է դա վկայում խնդրի մասին:

Ուժեղ տաքացումը ոչ միայն նվազեցնում է շարժիչի արդյունավետությունը, պտտող մոմենտը և ճշգրտությունը, այլև երկարաժամկետ հեռանկարում արագացնում է ներքին մեկուսացման ծերացումը, ինչը, ի վերջո, հանգեցնում է շարժիչի մշտական ​​​​վնասվածքի: Եթե ​​դուք պայքարում եք ձեր 3D տպիչի, CNC մեքենայի կամ ռոբոտի միկրոքայլային շարժիչների տաքացման դեմ, ապա այս հոդվածը ձեզ համար է: Մենք կխորանանք տենդի հիմնական պատճառների մեջ և կառաջարկենք ձեզ 5 անհապաղ սառեցման լուծումներ:

Մաս 1. Հիմնական պատճառի ուսումնասիրություն. ինչո՞ւ է միկրոքայլային շարժիչը ջերմություն առաջացնում:

Նախ, անհրաժեշտ է պարզաբանել հիմնական հասկացությունը. միկրոքայլային շարժիչների տաքացումը անխուսափելի է և չի կարող լիովին խուսափել դրանից: Դրա տաքացումը հիմնականում գալիս է երկու ասպեկտից.

1. Երկաթի կորուստ (միջուկի կորուստ): Շարժիչի ստատորը պատրաստված է դարսված սիլիցիումային պողպատե թերթերից, և փոփոխական մագնիսական դաշտը դրանում կառաջացնի պտույտային հոսանքներ և հիստերեզիս՝ առաջացնելով ջերմության առաջացում: Կորստի այս մասը կապված է շարժիչի արագության (հաճախականության) հետ, և որքան բարձր է արագությունը, այնքան մեծ է սովորաբար երկաթի կորուստը:

2. Պղնձի կորուստ (փաթույթի դիմադրության կորուստ): Սա ջերմության հիմնական աղբյուրն է և նաև այն մասը, որի օպտիմալացման վրա կարող ենք կենտրոնանալ։ Այն հետևում է Ջոուլի օրենքին՝ P=I² × R։

P (հզորության կորուստ): Հզորությունը անմիջապես վերածվում է ջերմության։

Ես (ընթացիկ):Շարժիչի փաթույթով հոսող հոսանքը։

R (դիմադրություն):Շարժիչի փաթույթի ներքին դիմադրությունը։

Պարզ ասած՝ առաջացող ջերմության քանակը համեմատական ​​է հոսանքի քառակուսուն։ Սա նշանակում է, որ հոսանքի նույնիսկ փոքր աճը կարող է հանգեցնել ջերմության քառակուսապատիկ աճի։ Մեր գրեթե բոլոր լուծումները կենտրոնացած են այս հոսանքի գիտական ​​կառավարման (I) վրա։

Մաս 2. Հինգ հիմնական մեղավորներ՝ ծանր տենդի առաջացմանը հանգեցնող կոնկրետ պատճառների վերլուծություն

Երբ շարժիչի ջերմաստիճանը չափազանց բարձր է (օրինակ՝ չափազանց տաք է դիպչելու համար, սովորաբար գերազանցում է 70-80°C-ը), դա սովորաբար պայմանավորված է հետևյալ պատճառներից մեկով կամ մի քանիսով.

Առաջին մեղավորը շարժիչ հոսանքի չափազանց բարձր լինելն է

Սա ամենատարածված և հիմնական ստուգիչ կետն է։ Ավելի մեծ ելքային մոմենտ ստանալու համար օգտատերերը հաճախ չափազանց շատ են միացնում լիցքավորիչների (օրինակ՝ A4988, TMC2208, TB6600) հոսանքի կարգավորիչ պոտենցիոմետրը։ Սա անմիջականորեն հանգեցրել է նրան, որ փաթույթի հոսանքը (I) զգալիորեն գերազանցել է շարժիչի անվանական արժեքը, և P=I² × R-ի համաձայն՝ ջերմությունը կտրուկ աճել է։ Հիշե՛ք. մոմենտի աճը տեղի է ունենում ջերմության հաշվին։

Երկրորդ մեղավորը՝ անհամապատասխան լարում և վարման ռեժիմ

Մատակարարման լարումը չափազանց բարձր է. Քայլային շարժիչի համակարգը կիրառում է «հաստատուն հոսանքի շարժիչ», սակայն ավելի բարձր մատակարարման լարումը նշանակում է, որ շարժիչը կարող է հոսանքը «մղել» շարժիչի փաթույթի մեջ ավելի մեծ արագությամբ, ինչը օգտակար է բարձր արագության կատարողականությունը բարելավելու համար: Այնուամենայնիվ, ցածր արագությունների կամ հանգստի վիճակում, չափազանց լարումը կարող է հանգեցնել հոսանքի չափազանց հաճախակի կտրվածքների, մեծացնելով անջատիչի կորուստները և առաջացնելով շարժիչի և շարժիչի տաքացում:

Միկրոաստիճանային մեթոդի չօգտագործում կամ անբավարար ենթաբաժանում.Լրիվ քայլային ռեժիմում հոսանքի ալիքի ձևը քառակուսի ալիք է, և հոսանքը կտրուկ փոխվում է: Կծիկում հոսանքի արժեքը հանկարծակի փոխվում է 0-ից մինչև առավելագույն արժեքը, ինչը հանգեցնում է մեծ պտտող մոմենտի ալիքավորման և աղմուկի, ինչպես նաև համեմատաբար ցածր արդյունավետության: Իսկ միկրոքայլումը հարթեցնում է հոսանքի փոփոխության կորը (մոտավորապես սինուսոիդալ ալիք), նվազեցնում է հարմոնիկ կորուստները և պտտող մոմենտի ալիքավորումը, աշխատում է ավելի սահուն և սովորաբար որոշակիորեն նվազեցնում է միջին ջերմության առաջացումը:

Երրորդ մեղավորը՝ գերբեռնվածություն կամ մեխանիկական խնդիրներ

Գնահատված բեռի գերազանցում. Եթե ​​շարժիչը երկար ժամանակ աշխատում է իր պահող մոմենտին մոտ կամ գերազանցող բեռի տակ, դիմադրությունը հաղթահարելու համար շարժիչը կշարունակի ապահովել բարձր հոսանք, ինչը կհանգեցնի բարձր ջերմաստիճանի կայուն աճի։

Մեխանիկական շփում, անհամապատասխանություն և խցանում. Միացումների սխալ տեղադրումը, վատ ուղղորդող ռելսերը և առաջացնող պտուտակի մեջ գտնվող օտար մարմինները կարող են շարժիչի վրա լրացուցիչ և ավելորդ բեռներ առաջացնել՝ ստիպելով այն ավելի ինտենսիվ աշխատել և ավելի շատ ջերմություն առաջացնել։

Չորրորդ մեղավորը՝ շարժիչի սխալ ընտրություն

Փոքրիկ ձի, որը քաշում է մեծ սայլ։ Եթե նախագիծն ինքնին պահանջում է մեծ պտտող մոմենտ, և դուք ընտրում եք չափազանց փոքր չափի շարժիչ (օրինակ՝ NEMA 17-ի օգտագործումը NEMA 23 աշխատանքը կատարելու համար), ապա այն կարող է երկար ժամանակ աշխատել միայն գերծանրաբեռնվածության պայմաններում, և ուժեղ տաքացումը անխուսափելի արդյունք է։

Հինգերորդ մեղավորը՝ վատ աշխատանքային միջավայր և ջերմության վատ ցրման պայմաններ

Բարձր շրջակա միջավայրի ջերմաստիճան. Շարժիչը գործում է փակ տարածքում կամ մոտակայքում այլ ջերմային աղբյուրների (օրինակ՝ 3D տպիչների հարթակներ կամ լազերային գլխիկներ) առկա միջավայրում, ինչը զգալիորեն նվազեցնում է ջերմության ցրման արդյունավետությունը։

Անբավարար բնական կոնվեկցիա. Շարժիչն ինքնին ջերմության աղբյուր է։ Եթե շրջակա օդը չի շրջանառվում, ջերմությունը չի կարող ժամանակին հեռացվել, ինչը հանգեցնում է ջերմության կուտակման և ջերմաստիճանի անընդհատ բարձրացման։

Մաս 3. Գործնական լուծումներ - 5 արդյունավետ սառեցման մեթոդ ձեր միկրոքայլային շարժիչի համար

Պատճառը պարզելուց հետո մենք կարող ենք նշանակել համապատասխան դեղամիջոցը: Խնդրում ենք լուծել խնդիրը և օպտիմալացնել այն հետևյալ հերթականությամբ՝

Լուծում 1. Ճշգրիտ սահմանեք շարժիչի հոսանքը (ամենաարդյունավետը՝ առաջին քայլը)

Գործողության մեթոդը.Մուլտիմետրի միջոցով չափեք դրայվերի հոսանքի հղման լարումը (Vref) և հաշվարկեք համապատասխան հոսանքի արժեքը՝ համաձայն բանաձևի (տարբեր դրայվերների համար տարբեր բանաձևեր): Սահմանեք այն շարժիչի անվանական փուլային հոսանքի 70%-90%-ի վրա: Օրինակ, 1.5 Ա անվանական հոսանք ունեցող շարժիչը կարող է սահմանվել 1.0 Ա-ից մինչև 1.3 Ա միջակայքում:

Ինչու է այն արդյունավետ. Այն անմիջականորեն նվազեցնում է ջերմության առաջացման բանաձևի I-ն և կրճատում ջերմության կորուստը քառակուսի անգամ։ Երբ պտտող մոմենտը բավարար է, սա սառեցման ամենաարդյունավետ մեթոդն է։

Լուծում 2. Օպտիմալացրեք շարժիչի լարումը և միացրեք միկրոստեպինգը

Շարժիչի լարումը՝ Ընտրեք լարում, որը համապատասխանում է ձեր արագության պահանջներին: Սեղանի մեծ մասի համար 24V-36V-ն այն տիրույթն է, որը լավ հավասարակշռություն է ստեղծում արտադրողականության և ջերմության առաջացման միջև: Խուսափեք չափազանց բարձր լարման օգտագործումից: 

Միացնել բարձր ենթաբաժանման միկրոքայլերը՝ Կարգավորեք դրայվերը ավելի բարձր միկրոքայլային ռեժիմի վրա (օրինակ՝ 16 կամ 32 ենթաբաժին): Սա ոչ միայն ապահովում է ավելի հարթ և լուռ շարժում, այլև նվազեցնում է հարմոնիկ կորուստները՝ պայմանավորված հարթ հոսանքի ալիքաձևով, ինչը նպաստում է ջերմության առաջացման նվազեցմանը միջին և ցածր արագությամբ աշխատանքի ժամանակ:

Լուծում 3. Ջերմափոխանակիչների և հարկադիր օդային սառեցման տեղադրում (ֆիզիկական ջերմության ցրում)

Ջերմության ցրման թևիկներ՝ Մանրանկարչական քայլային շարժիչների մեծ մասի համար (հատկապես NEMA 17-ի) ալյումինե համաձուլվածքից ջերմափոխանակիչ թևիկները շարժիչի պատյանին կպցնելը կամ ամրացնելը ամենաուղիղ և տնտեսող մեթոդն է: Ջերմափոխանակիչը զգալիորեն մեծացնում է շարժիչի ջերմափոխանակիչ մակերեսը՝ օգտագործելով օդի բնական կոնվեկցիան ջերմությունը հեռացնելու համար:

Հարկադիր օդային սառեցում. Եթե ​​ջերմափոխանակիչի էֆեկտը դեռևս իդեալական չէ, հատկապես փակ տարածքներում, հարկադիր օդային սառեցման համար փոքր օդափոխիչ (օրինակ՝ 4010 կամ 5015) ավելացնելը լավագույն լուծումն է: Օդի հոսքը կարող է արագորեն ջերմությունը հեռացնել, և սառեցման էֆեկտը չափազանց զգալի է: Սա 3D տպիչների և CNC մեքենաների ստանդարտ պրակտիկա է:

Լուծում 4. Օպտիմալացնել սկավառակի կարգավորումները (առաջադեմ մեթոդներ)

Շատ ժամանակակից ինտելեկտուալ շարժիչներ առաջարկում են առաջադեմ հոսանքի կառավարման ֆունկցիոնալություն.

StealthShop II և SpreadCycle: Այս գործառույթը միացված լինելու դեպքում, երբ շարժիչը որոշ ժամանակ անշարժ է, շարժիչի հոսանքը ավտոմատ կերպով կնվազի մինչև աշխատանքային հոսանքի 50%-ը կամ նույնիսկ ավելի ցածր։ Քանի որ շարժիչը մեծ մասամբ գտնվում է սպասման վիճակում, այս գործառույթը կարող է զգալիորեն նվազեցնել ստատիկ տաքացումը։

Ինչու է այն աշխատում. Հոսանքի ինտելեկտուալ կառավարում, անհրաժեշտության դեպքում բավարար հզորություն ապահովելով, անհրաժեշտության դեպքում կորուստները նվազեցնելով և աղբյուրից անմիջապես էներգիա և սառեցում խնայելով։

Լուծում 5. Ստուգեք մեխանիկական կառուցվածքը և վերընտրեք (հիմնարար լուծում)

Մեխանիկական ստուգում. Ձեռքով պտտեք շարժիչի լիսեռը (անջատված վիճակում) և զգացեք, թե արդյոք այն հարթ է: Ստուգեք ամբողջ փոխանցման համակարգը՝ համոզվելու համար, որ չկան լարվածության, շփման կամ խցանման հատվածներ: Հարթ մեխանիկական համակարգը կարող է զգալիորեն նվազեցնել շարժիչի վրա ծանրաբեռնվածությունը:

Վերընտրություն. Եթե ​​վերը նշված բոլոր մեթոդները փորձելուց հետո շարժիչը դեռ տաք է, իսկ պտտող մոմենտը հազիվ է բավարար, ապա հավանական է, որ շարժիչը չափազանց փոքր է ընտրվել: Շարժիչը ավելի մեծ չափորոշիչով (օրինակ՝ NEMA 17-ից NEMA 23 անցնելը) կամ ավելի բարձր անվանական հոսանքով փոխարինելը և դրան թույլ տալը աշխատել իր հարմարավետության գոտում, բնականաբար, հիմնովին կլուծի ջեռուցման խնդիրը:

Հետևեք հետազոտման գործընթացին՝

Միկրո քայլային շարժիչի ուժեղ տաքացման դեպքում կարող եք համակարգված լուծել խնդիրը՝ հետևելով հետևյալ գործընթացին.

Շարժիչը խիստ գերտաքանում է

Քայլ 1. Ստուգեք, թե արդյոք շարժիչի հոսանքը չափազանց բարձր է սահմանված։

Քայլ 2. Ստուգեք, թե արդյոք մեխանիկական բեռը չափազանց ծանր է, թե՞ շփումը բարձր է։

Քայլ 3. Տեղադրեք ֆիզիկական սառեցման սարքեր

Միացրեք ջերմափոխանակիչը

Ավելացրեք հարկադիր օդային սառեցում (փոքր օդափոխիչ)

Ջերմաստիճանը բարելավվե՞լ է։

Քայլ 4. Դիտարկեք շարժիչի վերընտրությունը և փոխարինումը ավելի մեծ մոդելով