第二个电机很热。第三个很热。我什至不能触摸它。

这在某种程度上是完全正常的，也是意料之中的。根据典型 NEMA 17 步进器的数据表，额定温升比环境温度高 80°C，最高工作温度为 130°C（意味着环境温度为 50°C）。步进电机（一般来说）有点热是正常的。

“Too hot to touch”还是比较冷的。60 °C 已经太热了，无法触摸，而这仅比 20 °C 的环境温度高出 40 °C。

您可以通过减少电机接收的电流来降低电机的温升。步进驱动器有一个小电位器，可以转动它来调整电流，但请记住，这样做也会降低电机的扭矩，因此如果您将电流降低太多，它们可能会跳过步骤。

技术细节：注意3D打印机使用的步进电机驱动器是恒流驱动器，小电位器控制电流。如果你没有太注意这个电位器，驱动器可能都被设置为相同的恒流$1.0\ \text A$. 步进驱动器将（以实现相同的恒定电流）向更高电阻的电机发送更高的电压。这意味着功耗为$2.4\ \text W$ 在 Nema 17 中，功耗为 $10.5\ \text W$ 在小步进器中。 $2.4\ \text W$ 在 Nema 17 中只会加热大约 $20\ °\text C$高于环境。耗散$10\ \text W$ 在小步进器中，它的表面积也小得多，用于耗散功率，会加热很多（并且可能，鉴于您没有油炸它，电流设置得较低 - 或者技术特性限制了电流，因为电机可能也具有非常低的电感）。

除非您更改了工厂步进驱动器设置，否则它们都将设置为向电机提供相同的电流。步进驱动器作为恒流电源工作，因此电压电源不决定发送到电机的功率。

电路中的功耗是电流的平方乘以电阻。 $P = I^2 R$. 由于电流是恒定的，10.5 欧姆电机的耗散功率是 2.4 欧姆电机的四 (4) 倍，并且会更快变热。

问题陈述

您的 RAMPs 板为您的所有驱动器提供相似的电压，并为 NEMA 17 计算基本设置。

所以，我们得到了不同的电阻 R，那么为什么它们的加热方式不同呢？

物理背景：能量转化与耗散

在某种程度上，电阻可以被描述为“导体中电子的摩擦”。当电子流过导线时，电流$I$ 试图平衡一个潜在的差异 $U$. 流动的电流改变电子的动能（$\propto U$) 进入电磁场并从电阻中发热。然后使用电磁场与电机中的磁铁一起旋转转子，将磁场中的能量再次转化为动能。最终结果是，电子的动能转化为电机的运动和热量。

我们可以得到电流吗？

或：“如果没有司机怎么办？”

抵抗运动如何影响这一切？嗯，欧姆定律就在那里：$U=RI$. 有了它，人们可以解决有多少电流 I 流过已知电阻 R 和电压 U 的孔径。 包含CD 步进电机的电路的操作通常是 5 V，而 12 V 用于NEMA 17和典型的步进电机从打印机/扫描仪组合。

由于电机是通过电机驱动器芯片组供电的，因此这些结果与它们运行的​​电流不匹配。我们可以查看规格表，大致了解它们如何在恒压和恒流设置中散热。大多数步进驱动器会调整电压，以便我们获得恒定电流，但在某些情况下可能需要恒定电压。要估计它们的热量产生，需要...

电加热焦耳公式

恒压案例

电加热的焦耳公式可写为 $H=I^2Rt$，这给了我们以焦耳为单位的能量。我们可以让我们更轻松，并减少获得电加热衍生功率的时间。$P=\frac{H}{t}= I^2\ R= U \ I=\frac {U^2} {R}$

• $P={12\ \text V}\times {0.4\ \text A}=4.8\ \text {W}$
• $P=\frac{144\ \text V^2}{9.5\ \Omega}=15.14\ \text {W}$
• $P=\frac{25\ \text V^2}{10\ \Omega}=2.5\ \text {W}$

如果我们在可怜的小步进器上投入12 V ...

• $P=\frac{144\ \text V^2}{10\ \Omega}=14.4\ \text {W}$

^{小家伙是怎么熬过这种折磨的？我不知道！}

恒流案例

现在，这几乎是“恒定电压”，但所使用的步进驱动器试图始终为电机提供设定的恒定电流。对于我发现的大多数电机，这显然在 0.5 A 左右的区域内，这使我们可以更好地估计

• $P={0.25\ \text A^2}\times {2.4\ \Omega}=0.6\ \text {W}$
• $P={0.25\ \text A^2}\times {9.5\ \Omega}=2.375\ \text {W}$
• $P={0.25\ \text A^2}\times {10.5\ \Omega}=2.625\ \text {W}$

如果它们都以相同的方式运行，则设置电流（调整电压以匹配该电流），中间产生的热量大约为 4，CD 步进器上的热量为 4.3。即使使用更高的电流，散热因素也是这里真正有趣的因素。

加热和温度

答案的另一小部分是电机的质量和接触时间。热能$E_T$在整个物体中不直接等于温度$T$ 与物体的大小成正比，但也与比热容成正比 $c$ 身体……总而言之，我们获得了一定数量的能量 $Q$ 沉积在物体中 $\text Q = \text m\ \text c\ \Delta\text T$.

假设电动机的 c 相等，则可以通过以下方式使用典型权重进行快速估计 $\Delta\text T \propto \frac H m$

典型的 NEMA 17 电机重约 280 克，而典型的 CD 驱动步进电机 (PL15S-020-PNA9) 重 19 克。

你看，较小的步进器不仅散发更多的热量，而且比厚实的 NEMA 17 加热得更快。 短时间内，较小的步进器没有比大的更多的热量感觉相当热的原因是，有需要加热的质量较少：它可能已经处于最高温度，而中间的仍在加热。

总而言之

这不是马林鱼问题，而是您选择的材料。获得所有类似的电机使运动控制变得更加容易，但您不一定有烧毁电机的危险。

为了冷却电机...

• 找出较小的电机想要运行的电流 I 并调整您的设置，以确保安全。
  • 大多数板上都有电位器。
• 在电机上安装散热器，通过增加表面积来增加它们的有效热质量和将热量散发到周围房间的能力。