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電機(jī)驅(qū)動器的散熱不良會對電機(jī)造成哪些損害(LHL)
2024年11月22日
電機(jī)驅(qū)動器散熱不良會對電機(jī)產(chǎn)生多方面的損害：
一、電氣方面的損害
絕緣性能下降
當(dāng)驅(qū)動器散熱不良時，其內(nèi)部溫度會升高。驅(qū)動器內(nèi)部的電子元件，如功率晶體管、集成電路等，在高溫環(huán)境下性能會受到影響。對于電機(jī)來說，驅(qū)動器溫度過高可能會通過連接線路傳導(dǎo)熱量，使電機(jī)繞組周圍的溫度也升高。電機(jī)繞組的絕緣材料通常有一定的溫度耐受限度，例如常見的電機(jī)絕緣材料 B 級絕緣的允許工作溫度為 130℃左右。
長時間的高溫會加速絕緣材料的老化過程，使其絕緣性能逐漸下降。絕緣電阻會隨著溫度升高和老化而降低，當(dāng)絕緣電阻降低到一定程度時，可能會導(dǎo)致電機(jī)繞組間出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，嚴(yán)重時會引發(fā)繞組短路。這是因?yàn)楦邷貢菇^緣材料的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，內(nèi)部出現(xiàn)微小的裂縫或空洞，從而降低了其阻止電流泄漏的能力。
電氣元件損壞
驅(qū)動器散熱不佳會使內(nèi)部的電氣元件工作溫度超出正常范圍。例如，驅(qū)動器中的功率管在高溫下，其導(dǎo)通電阻可能會增大。根據(jù)功率計(jì)算公式
當(dāng)溫度過高時，功率管可能會因?yàn)檫^熱而損壞，如出現(xiàn)熱擊穿現(xiàn)象。一旦功率管損壞，驅(qū)動器的輸出電流或電壓波形就會出現(xiàn)異常，這可能會導(dǎo)致電機(jī)接收到不穩(wěn)定的電源信號。電機(jī)可能會出現(xiàn)過電流、過電壓等情況，從而對電機(jī)繞組、編碼器等電氣元件造成損害。
二、機(jī)械方面的損害
軸承損壞
驅(qū)動器散熱不良引起的高溫會通過電機(jī)外殼傳遞到電機(jī)內(nèi)部的軸承。軸承內(nèi)的潤滑脂在高溫下性能會發(fā)生變化，潤滑脂的粘度會隨著溫度升高而降低。例如，在正常溫度下，潤滑脂能夠在滾珠和內(nèi)外圈之間形成良好的潤滑膜，減少摩擦。
但當(dāng)溫度過高時，潤滑脂變稀，可能無法有效地保持在軸承的工作部位，導(dǎo)致潤滑效果變差。滾珠和內(nèi)外圈之間的摩擦增大，會產(chǎn)生更多的熱量，進(jìn)一步加速潤滑脂的失效。長期的干摩擦?xí)馆S承的滾珠磨損、剝落，內(nèi)圈和外圈出現(xiàn)磨損和疲勞裂紋，最終導(dǎo)致軸承損壞，影響電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
轉(zhuǎn)子與定子摩擦
高溫環(huán)境下，電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子可能會因?yàn)闊崤蛎浂l(fā)生尺寸變化。電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子之間通常有一個很小的氣隙，這個氣隙的均勻性對于電機(jī)的正常運(yùn)行非常重要。如果驅(qū)動器散熱不良導(dǎo)致電機(jī)溫度過高，轉(zhuǎn)子和定子的熱膨脹程度不同，可能會使氣隙變小。
當(dāng)氣隙過小時，轉(zhuǎn)子和定子就有可能發(fā)生摩擦。這種摩擦?xí)a(chǎn)生機(jī)械磨損，損壞轉(zhuǎn)子和定子的表面，產(chǎn)生的金屬碎屑還可能會進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，影響電機(jī)的絕緣性能和機(jī)械性能。同時，摩擦?xí)黾与姍C(jī)的轉(zhuǎn)動阻力，使電機(jī)的效率降低，并且可能會引起電機(jī)的振動和噪聲。
三、性能方面的損害
輸出功率和效率降低
由于驅(qū)動器散熱不良導(dǎo)致內(nèi)部溫度升高，驅(qū)動器可能會自動采取保護(hù)措施，如降低輸出功率。這是因?yàn)轵?qū)動器內(nèi)部的控制電路為了防止元件因過熱而損壞，會限制輸出電流或電壓。對于電機(jī)來說，接收到的功率降低，其輸出的機(jī)械功率也會相應(yīng)減少。
同時，電機(jī)在高溫環(huán)境下，其本身的效率也會降低。例如，電機(jī)繞組的電阻會隨著溫度升高而增大，根據(jù)電機(jī)的功率損耗公式損
速度和轉(zhuǎn)矩控制精度下降
驅(qū)動器散熱不良會影響其內(nèi)部的控制電路和反饋系統(tǒng)的性能。例如，溫度過高可能會使驅(qū)動器中的傳感器（如電流傳感器、溫度傳感器等）精度下降，導(dǎo)致反饋信號不準(zhǔn)確。在速度和轉(zhuǎn)矩控制過程中，驅(qū)動器根據(jù)反饋信號來調(diào)整輸出，不準(zhǔn)確的反饋會使驅(qū)動器無法精確地控制電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩。
此外，高溫還可能會使驅(qū)動器的控制算法出現(xiàn)偏差。例如，在一些采用 PID 控制的驅(qū)動器中，溫度變化會影響 PID 參數(shù)的準(zhǔn)確性，從而使電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩控制出現(xiàn)波動，無法滿足精確的控制要求，影響電機(jī)在自動化設(shè)備等應(yīng)用中的工作質(zhì)量。
