Нагрев ШД

[Lunatic]

Если температура статора понизилась на 10 градусов, значит рассеять смогли.
И что значит "успеем"? Мы, вроде как, рассматриваем установившийся режим.

Не забывай, что ещё и сам статор имеет некоторое термосопртивление, а это влияет на время термопереноса...
А по твоему получается, что если мы начнём охлаждение, когда температура обмоток достигнет скажем 40 градусов, то она снизится на 10 градусов и никогда больше не превысит 30 градусов, если не увеличится плотность энергии (ток)?

Теплопроводность его тоже далека от идеальной

Теплопроводность компаунда всяко меньше суммарной теплопроводности компауда и статора/корпуса мотора, а в приводах начиная примерно с 5 кВт поток воздуха охлаждает не внешний корпус, а внутренности.
В качестве примера можно посмотреть на обычные асинхронники - даже на мелких крыльчатка гонит воздух непосредственно на обмотки не смотря на оребрение внешнего корпуса. И на это идут даже несмотря на то, что можно всякой грязи надуть вовнутрь.

Вот никогда не замечал на асинхронниках, чтобы вентилятор дул куда-то еще, кроме оребрения (это, конечно, не значит что такого нет). Крылчатка всегда закрыта крышкой, которая распределяет воздушный поток вдоль ребер корпуса. Ни разу не видел на сервомоторах, чтобы было предусмотрено охлаждение внутренностей, даже в 11 кВт моторах. Может быть это особенность пищевой промышленности, где или обычное исполнение с дополнительными сальниками на валу, либо IP68 с усиленной водозащитой и подводом воздуха для создания небольшого избыточного давления.

[Serg]

Причем тут время? Речь шла об установившемся режиме.

Хочешь сказать, что если кастрюлю с водой поставить на нагретую плиту, то вода сразу-же закипит?..
Установившийся режим - это неизменность в течении какого времени, день, час, минута, секунда. Да и причём тут это? Ток мотора всё время меняется (если станок работает), а рассеиваемая мощность охлаждения постоянна.

[Сергей Саныч]

Хочешь сказать, что если кастрюлю с водой поставить на нагретую плиту, то вода сразу-же закипит?..

Такой режим никак нельзя назвать установившимся.

Установившийся режим - это неизменность в течении какого времени, день, час, минута, секунда.

Для ШД средних габаритов - скорее час.

Ток мотора всё время меняется (если станок работает), а рассеиваемая мощность охлаждения постоянна.

Двигатель обладает определенной тепловой инерцией. Поэтому можно считать среднюю мощность, выделяемую обмотками, тоже постоянной.

[Serg]

Такой режим никак нельзя назвать установившимся.

Пример с кострюлей - это к вопросу про время.

Для ШД средних габаритов - скорее час.

Вот видишь, опять время вылезает...
А почему имено час? Есть какое-то обоснование?..

[elephant007]

Я вам со всей ответственностью, как практикующий теплотехник, скажу. Рассмотрим ШД в данном случае как источник тепла. Как нагреватель, к которому подводится электричество для нагрева, а кручение вала - побочный эффект.
Количество теплоты, которое можно снять с рассматриваемого источника теплоты (ШД), считается как масса вещества, которой теплота принимается (здесь воздух), умноженная на разницу температур воздуха, который пришел, и который ушел.
М_{воздуха}х|Т₁-Т₂| тут прямые скобки - модуль результата, минус отбрасываем.
Таким образом, на этапе сдува воздухом тепла с поверхности ШД эффективность охлаждения двигателя достигается увелечиением массы воздуха, контактирующей с мотором в ходе термопереноса. Увеличение площади контактирующей поверхности (радиатор) увеличивает эффект, так как увеличивается множитель с температурами.
При внимательном рассмотрении видим, что увеличивая термосъем с поверхности мы охлаждаем ее, и разница температур уменьшается, конечный результат так же уменьшается. Уменьшаться будет не до абсолютного нуля, а до некоторого установившегося значения.

Как ранее писалось, источник тепла (обмотки), спрятаны в нутре ШД, как Кащеева смерть. То есть глубоко.
но и для этой самой сказочно спрятанной обмотки действует тот же принцип - масса на разницу температур. Масса мотора не меняется, меняется температура массы. Чем больше разница - тем больше теплосъем.
Система теплопереноса под условным названием "Шаговый Двигатель" отличается от системы теплопереноса "Батарея чугунная с секцией МС-51" только мощностью и временем запаздывания.

Кстати, конвекция - это (условно) только половина энергии, передаваемой нагревателем в окружающую среду. Вторая половина - радиация (излучение). эффективность передачи энергии радиацией - цвет нагревателя и площадь. Лучше всего - "радикально черный цвет" (абсолютно черное тело помните?). Хуже всего - зеркальное покрытие.

[elephant007]

к предыдущему посту навеяло, про похожесть шагового движка и чугунного радиатора.
в начале отопительного сезона у нас теплоноситель не очень горячий с ТЭЦ идет, и до выхода ее на основной режим дома прохладно. Если прилепить к чугунному радиатору пяток мелких вентиляторов от расчлененных компьютеров, в комнате становится теплее градуса на 4-5. Профит!

[michael-yurov]

А у соседей - холоднее )))

[Сергей Саныч]

А почему имено час? Есть какое-то обоснование?..

В общем-то, обоснование чисто интуитивное, но грубая прикидка показывает, что ШД 57HS09 нагреется при номинальном токе на 50 градусов при полном отсутствии какого-либо теплоотвода где-то минут за 15-20. Можно предположить, что за тройное-четверное время и при обычном теплоотводе температура примерно стабилизируется.
Можно еще посчитать тепловую постоянную времени двигателя. но мне лень

[AndyBig]

рассеиваемая мощность охлаждения постоянна

Рассеиваемая мощность, кстати, не постоянна и зависит от температуры - чем выше температура тем интенсивнее рассеивание

[Сергей Саныч]

похожесть шагового движка и чугунного радиатора.

Существенная разница в том, что лишнее тепло из радиатора утечет с водой в обратку, а у ШД, как и у любого электронагревателя, такой возможности нет

[Mamont]

Эмпирическая формула* естественного конвекционного охлаждения радиаторов
dT=500*S*P

S - площадь, см2
Р - мощность рассеивания, вт.
dT - в градусах цельсия(кельвина)

*работает в области малых температур, пока другие процессы не начнут преобладать

[elephant007]

похожесть шагового движка и чугунного радиатора.

Существенная разница в том, что лишнее тепло из радиатора утечет с водой в обратку, а у ШД, как и у любого электронагревателя, такой возможности нет

Тепло там не лишнее. Просто у радиатора нет возможности его снять. Добавим секций - снимем больше.
Так же и у шагового. Уменьшим сопротивление обмоток - снимем больше тепла в нагрев. сейчас мы до опытов с ШД в условиях сверхпроводимости договоримся...

[michael-yurov]

Че-то фигню какую-то написал.

ШД и радиатор никак нельзя сравнивать.

Если радиатор обернуть в одеяло - он перестагет отдавать тепло, и вода с какой температурой войдет, с такой и выйдет. Соответственно, радиатор перестанет получать энергию от воды.

А ШД - получает некоторую мощность от драйвера и она не зависит от температуры мотора. Он все равно получит эту мощность и ему нужно будет эту мощность куда-то рассеять. Не зависимо от "количества секций".

[Lunatic]

рассеиваемая мощность охлаждения постоянна

Рассеиваемая мощность, кстати, не постоянна и зависит от температуры - чем выше температура тем интенсивнее рассеивание

Все так, если точнее выразиться согласно приведенным неоднократно здесь формулам чем больше разница температур между средами: корпус - окружающий воздух, корпус - обмотка статора (тут еще промежуточные среды будут, воздух и пластмассовая прокладка как на фото), тем интенсивнее рассеивание.
Получается, понизив температуру корпуса мы получим более интенсивную передачу от обмотки к корпусу.

[Сергей Саныч]

Уменьшим сопротивление обмоток - снимем больше тепла в нагрев.

Наоборот. При неизменном токе чем меньше сопротивление, тем меньше нагрев.

сейчас мы до опытов с ШД в условиях сверхпроводимости договоримся...

тогда потерь на нагрев обмоток вообще не будет

[Тенгель]

Насколько я помню, на форуме уже была тема про охлаждение ШД, даже фотка там была, где движёк медными трубками обмотан .
Сходу найти не смог.

[exup]

сейчас провода намоточные меньше чем по классу термостойкости " А " наверное уже не применяются... значит 105 по Цельсию обмотка держит. теплоотвод в конструкции шд никудышный, это так...
но, возможно , это отражение философии применения самого шд...
даже если всё сделать по хорошему, с двойной вакуумной пропиткой статора , с развитой теплорасеивающей поверхностью, то насколько я понял из мануалов по сервам, они оч не любят перегрева магнитов ротора, да и окружающим разогретый мотор объектам "поплохеет" от такого соседства.
обычный асинхроник по классу "В" работает, даже если с его поверхности испаряется вода, но что там со смазкой в подшипниках как то не думал...
в прошлом веке имел отношение к деятельности в лаборатории по установкам гарантированного питания, поэтому поддержу вариант про 20 мин, как то время , за которое изделие, с наличием в конструкции обмоток, стабилизирует свою температуру при не изменяющихся условиях работы в штатных режимах. и в профильной древней литературе попадались графики, и жизненный опыт подтверждает такое время.

[michael-yurov]

даже если всё сделать по хорошему, с двойной вакуумной пропиткой статора , с развитой теплорасеивающей поверхностью, то насколько я понял из мануалов по сервам, они оч не любят перегрева магнитов ротора, да и окружающим разогретый мотор объектам "поплохеет" от такого соседства.

От улучшения теплопроводности между обмотками и статором температура статора не повысится. А вот температура обмоток - уменьшится.

[elephant007]

Че-то фигню какую-то написал.

ШД и радиатор никак нельзя сравнивать.

Если радиатор обернуть в одеяло - он перестагет отдавать тепло, и вода с какой температурой войдет, с такой и выйдет. Соответственно, радиатор перестанет получать энергию от воды.

А ШД - получает некоторую мощность от драйвера и она не зависит от температуры мотора. Он все равно получит эту мощность и ему нужно будет эту мощность куда-то рассеять. Не зависимо от "количества секций".

Ничего не фигню!
Я раньше писал, что сравниваю чугунный радиатор с шаговым движком в разрезе производства тепла из электрической энергии.
Ситуация с одеялом. завернутые в одеялко и шаговый мотор и радиатор достигнут некоторого установившегося значения температуры. В случае с радиатором температуры подачи. В случае с мотором какой-то небесконечной температуры, большей чем обычно, но конечной, сверхновая не получится.

[exup]

с ротором возможно переборщил, шаговик не серва, "форсажа" пиковыми токами не будет, значит и быстрого локального выделения тепла то же не случиться. но в целом, ориентрируясь и на конструкцию шд понятно, что к перегревам он не приспособлен.
немного теории попалось по теме :
http://blog.parker.com/calculating-wind ... rvo-motors