1. Przyczyna nagrzewania się silnika
Nagrzewanie się każdego silnika podczas pracy jest zjawiskiem normalnym i silniki krokowe nie stanowią wyjątku.
Silnik krokowy składa się z rdzenia żelaznego i uzwojeń. Uzwojenia mają naturalną rezystancję elektryczną, a prąd płynący przez silnik powoduje straty mocy. Straty te są proporcjonalne do rezystancji i kwadratu prądu (straty I²R), powszechnie nazywane stratami w miedzi. Ponadto rdzeń żelazny doświadcza strat histerezowych i strat prądów wirowych w zmiennym polu magnetycznym. Straty te zależą od materiału rdzenia, prądu, częstotliwości i napięcia i są zbiorczo nazywane stratami w żelazie. Zarówno straty w miedzi, jak i straty w żelazie są rozpraszane w postaci ciepła, co obniża sprawność silnika.
Silniki krokowe są zaprojektowane z myślą o wysokiej dokładności pozycjonowania i momencie obrotowym, co z natury skutkuje niższą sprawnością i wyższymi prądami roboczymi. Dodatkowo przebieg prądu zawiera znaczące składowe harmoniczne, a częstotliwość prądu zmienia się wraz z prędkością. W rezultacie silniki krokowe zazwyczaj nagrzewają się bardziej niż inne typy silników.
2. Maksymalna dopuszczalna temperatura
Dopuszczalny przyrost temperatury silnika zależy przede wszystkim od klasy izolacji wewnętrznej. Izolacja wewnętrzna ulega uszkodzeniu dopiero przy bardzo wysokich temperaturach (powyżej 130°C). Dlatego, o ile temperatura wewnętrzna pozostaje poniżej 130°C, a temperatura powierzchni nie przekracza 90°C, silnik nie zostanie uszkodzony.
Temperatura powierzchniowa w zakresie 70–80°C jest uważana za normalną dla silnika krokowego i można ją zmierzyć za pomocą termometru na podczerwień. Taki poziom nagrzewania nie wpływa na żywotność silnika.
3. Rozwiązania problemu przegrzewania silnika
3.1 Weryfikacja ustawień prądu sterownika
Sprawdź, czy ustawienie prądu na sterowniku jest odpowiednie. Jeśli prąd jest ustawiony zbyt wysoko, zmniejsz go do minimalnej wartości, która nadal spełnia wymagania dotyczące momentu obrotowego. Włącz również funkcję podtrzymania z obniżonym prądem (half-current hold) sterownika, aby obniżyć prąd, gdy silnik jest nieruchomy.
3.2 Sprawdzenie obciążenia i temperatury sterownika
Sprawdź, czy sterownik nie wykazuje oznak przeciążenia lub przegrzania. W razie potrzeby popraw odprowadzanie ciepła, dodając radiator lub wentylator chłodzący, lub wymień sterownik na model o wyższej mocy znamionowej.
3.3 Ograniczenie czasu ciągłej pracy
Jeśli silnik krokowy pracuje nieprzerwanie przez dłuższy czas, rozważ wprowadzenie przerw w pracy lub dodanie wymuszonego chłodzenia wentylatorem w celu zmniejszenia akumulacji ciepła.
3.4 Monitorowanie temperatury otoczenia
Sprawdź, czy temperatura otoczenia wokół silnika nie jest zbyt wysoka. Jeśli tak, popraw wentylację w obudowie lub obniż temperaturę otoczenia roboczego.
3.5 Kontrola kabli zasilających i połączeń
Sprawdź kable zasilające i wszystkie połączenia przewodów pod kątem luźnych styków, uszkodzonych przewodów lub przewodów o zbyt małym przekroju. Nadmierna rezystancja kabli może powodować spadek napięcia i dodatkowe wydzielanie ciepła w punktach połączeń, co może przyczyniać się do ogólnego przegrzewania się systemu.