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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wie warm werden Schrittmotoren? (49Ncm)


Autor: Be Bo (bebo)
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Hallo,

ich habe soeben meine eigene Schrittmotoransteuerung aufgebaut. Der 
Motor dreht sich und alles scheint erst einmal so zu funktionieren, wie 
es sollte.

ABER, der Motor wird doch sehr warm. Ich würde schon eher zu heiß 
tendieren. Wenn er etwas länger läuft, verbrenne ich mir fast die Finger 
dran. Laut Datenblatt 
(http://www.trinamic.com/tmc/media/Downloads/QMot_m... 
/ 49Ncm Variante) soll die Maximaltemperatur bei 80°C liegen.

Meinem Netzteil nach fließt insgesammt ca. 1A bei einer 
Versorgungsspannung von 15-35V. Der Motorstrom wird im Chopperbetrieb 
geregelt. Die hohe Spannung soll ja gerade bei etwas höheren Drehzahlen 
mehr Leistung bringen, in dem Sie der Eigeninduktion entgegenwirkt.

Welche Leistung wird denn nun im Motor bzw. in einer Spule umgesetzt. 
Nehmen wir mal an, es liegen 30V an und es fließt trotzdem nur 1A, was 
normalerweise bei 5,2V der Fall sein sollte. Habe ich nun 5,2V 
[30V-24,8V Eigeninduktion] * 1A = 5,2W oder habe ich 30V*1A=30W?

Was würdet Ihr sagen? Wie warm sollte ein Motor bei längerem Betrieb 
werden. Sind Temperaturen wie im Datenblatt (80°C) eher das äußerste 
Limit oder der Normalfall.

P.S.: Ich weiß noch nicht, wie ich die Temperatur am besten messen soll. 
Mein Multimeter ist da doch etwas träge. Mit dem Sensor in einer 
Befestigungsbohrung kam ich so auf ca. 60°C. Nur wird der Sensor ja 
bereits von der Außenluft gekühlt.

Grüße,
Bebo

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Be Bo schrieb:
> ABER, der Motor wird doch sehr warm. Ich würde schon eher zu heiß
> tendieren. Wenn er etwas länger läuft, verbrenne ich mir fast die Finger
> dran. Laut Datenblatt
> 
(http://www.trinamic.com/tmc/media/Downloads/QMot_m...
> / 49Ncm Variante) soll die Maximaltemperatur bei 80°C liegen.
Bring mal Wasser auf 80°C und halt nen Finger rein -- so ziemlich alles 
über 40°C empfindest du als 'heiß'.
Oder mess doch einfach mal nach.

> Meinem Netzteil nach fließt insgesammt ca. 1A bei einer
> Versorgungsspannung von 15-35V. Der Motorstrom wird im Chopperbetrieb
> geregelt. Die hohe Spannung soll ja gerade bei etwas höheren Drehzahlen
> mehr Leistung bringen, in dem Sie der Eigeninduktion entgegenwirkt.
Richtig und richtig.

> Nehmen wir mal an, es liegen 30V an und es fließt trotzdem nur 1A,
Naja, im Motor stecken dann schon zeitweise die 30 Watt -- müsste man 
genauer mit True-RMS ausmessen. Wobei einiges der 30 Watt aber auch in 
Bewegung umgesetzt wird, ist ja nicht nur 'Verlustleistung' in Form von 
Wärme.

> Was würdet Ihr sagen? Wie warm sollte ein Motor bei längerem Betrieb
> werden. Sind Temperaturen wie im Datenblatt (80°C) eher das äußerste
> Limit oder der Normalfall.
Wenn die Maximaltemperatur im Datenblatt mit 80°C angegeben ist, darf 
man die auch erreichen. Am besten mal genau lesen, was da steht: 
'Absolute maximum' oder eher 'Operating temp' und so weiter.

> Mein Multimeter ist da doch etwas träge. Mit dem Sensor in einer
> Befestigungsbohrung kam ich so auf ca. 60°C. Nur wird der Sensor ja
> bereits von der Außenluft gekühlt.
Minimal, die Messung ist schon ok so.

Autor: Be Bo (bebo)
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Ich glaube die 80°C sind das Maxium, wobei an anderer Stelle im 
Datenblatt von einer Spulentemperatur von 90°C gesprochen wird. 
Kurzzeitig sind auch ca. 130°C erlaubt.

Mir geht es allerdings um die normale Betriebstemperatur im 
Dauerbetrieb. Im Stillstand kann man ja die Halteströme reduzieren. Aber 
die Schaltung soll ja auch keinen Schaden nehmen, wenn der Motor mal 
eine Stunde am Stück unter Last läuft.

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Achso, Nachtrag:
Wenn du das Dingen zügig taktest, versackt einiges der Leistung in Form 
von Blindleistung, eben wegen der selbstinduzierten 'Gegenspannung', wie 
du richtig erkannt hast. Die Blindleistung macht natürlich nicht heiß 
:-)

Autor: oszi40 (Gast)
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1.Für einen Motor 40x40mm scheinen mir 30W schon ziemlich viel Leistung 
auf kleinem Raum. Mit 60W zieht man einen Handwagen. Wenn der Hersteller 
max. 80 Grad angibt, dann wird die Wicklung wohl noch etwas wärmer sein, 
was auf Dauer nicht so sehr gesund ist.

2.Man könnte ja den Wicklungswiderstand kalt + heiß mit einer Meßbrücke 
messen um die genaue Temperatur zu errechnen.

3.Wenn man Schrittmotoren nicht mehr mit dem Finger anfassen kann, dann 
haben sie >60 Grad Außentemperatur. Die Wicklungstemperatur dürfte dann 
schon kritisch werden.

4.Es gibt auch größere Motoren.

Autor: Be Bo (bebo)
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Na ja, es geht ja nicht darum einen anderen Motor zu verwenden.
Das Datenblatt sagt ja: 1A pro Windung ist ok. Also 2 Amper bei 5,2V = 
10,4W im Normalbetrieb.

Nun ist es ja auch normal, dass so ein Motor auch mal ein bischen 
schneller laufen soll. Ich glaube nicht, dass ich den Motor überlastet 
habe (ist ja nichts dran angeschlossen). Allerdings liegt der Motor auch 
nur rum. Hätte man ihn irgendwo an einer Metallkonstruktion befestigt, 
würde diese ihn doch auch kühlen, oder? Ich betreibe ihn also im Moment 
ohne zusätzlichen Kühlkörper.

Die wichtigste Frage für mich ist aber nach wie vor. Wie messe ich die 
Temperatur richtig. Ein von außen aufgeklebter Temperatursensor erfasst 
ja nur zum Teil die Motortemperatur.

Autor: oszi40 (Gast)
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Es würde wahrscheinlich reichen wenn man die Temperatur mit dem Finger 
misst und den Motorstrom sinnvoll begrenzt kurz nach der Startphase.

Autor: Z8 (Gast)
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Be Bo, wrote:

>Die wichtigste Frage für mich ist aber nach wie vor. Wie messe ich die
>Temperatur richtig. Ein von außen aufgeklebter Temperatursensor erfasst
>ja nur zum Teil die Motortemperatur.

Die Lebensdauer der Motoren nimmt expotentiell mit der Temperatur ab!
Wenn die Dinger mehr als 70..80°C (Gehäuse) bekommen, wird schon
kritisch.

Nimm lieber einen größeren, oder wenn das nicht geht, reduziere den
Phasenstrom.

Z8

Autor: Be Bo (bebo)
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Das sind bisher nur ein paar Experimente. Ich muss mich mit dem Ding 
erst einmal vertraut machen.

Wie warm betreibt Ihr den Eure Schrittmotore?

Autor: Z8 (Gast)
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Frage?

Wie schnell darf man ein Auto im Durchschnitt bewegen,
damit es 200'000km durchhält?

Antwort:

Das ist Hersteller und Exemplar abhänging.

Wenn meine mehr als "handwarm" werden, bekomme ich schon
das große Sausen. Wenn Deine Applikation länger halten soll,
sorg für ein "angenehmes Klima" für die Schrittis, damit
sie möglichst kühl bleiben. (Lüftung, Power-Management)

ps. da gibt es ein Forum zum Thema:

http://www.roboternetz.de

Autor: Winfried (Gast)
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Ich achte bei einer CNC-Fräse auf etwa 50 Grad Maximaltemperatur, das 
machen die jetzt schon mehrere Jahre mit.

Autor: Be Bo (bebo)
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50 Grad ist doch schon mal eine Aussage. Ich hatte bei meinen bisherigen 
Versuchen den Strom bei Stillstand auch nie abgesenkt. Allein damit 
sollte schon einiges möglich sein.

Autor: oszi40 (Gast)
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Der Strom bei Stillstand heißt Haltestrom und kann je nach Anwendung 
meist wesentlich geringer sein. Das verringert dann auch den Verschleiß 
der Plastezahnräder falls da einer manuell dran dreht. Sonst ist da bald 
mit Paradontose und chronischem Zahnausfall zu rechnen.

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