Calcular a frequência do motor CC

16

Estou dirigindo um motor DC com H-Bridge Mosfet usando PWM. O problema é que não sei exatamente qual frequência devo usar.

1- Os motores DC têm uma frequência muito específica para o seu melhor desempenho ou possuem uma faixa de frequências com as quais são capazes de trabalhar?

2- O que acontece se eu trabalhar com um motor CC com frequência mais alta ou mais baixa com a qual ele possa trabalhar? Estou danificando isso? (Porque eu fiz isso e com maior frequência meu Motor faz um barulho estranho como zzzz e com menor frequência está tremendo)

pwm dc-motor h-bridge Mehrdad Kamelzadeh
fonte

Respostas:

16

  • A frequência PWM fornecida a um motor DC escovado (presumivelmente) precisa ser alta o suficiente para que a combinação de inércia mecânica e indutância das bobinas seja suficiente para suavizar os impulsos mecânicos de cada pulso. Esse mínimo seria diferente de motor para motor. Frequência muito baixa e o movimento motor será percebido como uma série de solavancos ou um chocalho.

  • A frequência não precisa ser tão alta que o dispositivo de comutação (MOSFET, outro) e a fiação de conexão não desperdiçam energia significativa nas perdas de comutação. Frequência muito alta e a eficiência diminuirá. Esse valor máximo varia de acordo com o mecanismo de comutação, o comprimento dos fios do motor, a tensão do inversor (tensão mais alta = limitações da taxa de rotação), blindagem, talvez também alguns outros fatores.

  • A frequência deve, se possível, evitar o espectro de áudio: abaixo de 20 Hz (não é uma boa ideia, exceto para motores realmente maciços) ou acima de 20 KHz, para que a vibração magnetorrestritiva nos enrolamentos ou a vibração simpática no rotor mecânico não sejam ouvidas por humanos.

  • Além de tudo isso, uma combinação específica de motor + carga + montagem terá uma frequência ressonante a uma determinada temperatura. Embora seja provável que não seja tão alto quanto os 20 KHz + aplicados para PWM de motor típico, certos tipos de montagem rígida podem realmente atingir frequências ressonantes ultrassônicas. Se a frequência PWM corresponder à frequência ressonante, oscilações ressonantes podem fazer com que o motor vibre incontrolavelmente. É por isso que os tampões de borracha / nylon / elastômero são comumente aplicados em montagens de motores.

Esta última edição é um pouco autocurável, pois, após um pouco de oscilação ressonante, a montagem tende a dar / desgastar, mesmo que seja uma montagem metálica rígida, e isso altera a frequência ressonante.

Anindo Ghosh
fonte
Obrigado pela sua resposta. Mas não entendo completamente o segundo parágrafo da sua resposta "A frequência não precisa ser tão alta que o dispositivo de comutação (MOSFET, outro) e a fiação de conexão não desperdiçam energia significativa nas perdas de comutação" e minha segunda pergunta é se eu use Frequência muito baixa ou duas alta estou danificando o motor, exceto a oscilação ressonante que pode acontecer.
Mehrdad Kamelzadeh
Quanto maior a frequência de comutação (frequência PWM) usada, maior é a perda de energia no componente de comutação (por exemplo, MOSFETs) que permite e bloqueia a corrente através do motor nos altos / baixos do sinal PWM. Uma freqüência PWM muito alta resulta nessas perdas como uma causa significativa de desperdício de energia. Se você estiver usando uma frequência muito baixa, poderá atrapalhar a montagem do motor e as ligações mecânicas e precisar de manutenção frequente. Uma freqüência muito alta simplesmente terminará com o motor não recebendo energia operacional, nenhum dano permanente.
Anindo Ghosh
11

No mínimo, você precisa usar uma frequência para que o motor "veja" a média e não reaja a pulsos individuais. Isso geralmente é de alguns 100 Hz.

No entanto, existem outros efeitos com os quais o motor não se importa, mas você pode. Seções individuais de fio nos enrolamentos podem vibrar levemente com a frequência PWM, o que causa um ruído audível. É por isso que muitos motores são acionados em torno de 25 kHz PWM, já que isso está acima da audição da maioria das pessoas. 25 kHz significa pulsos de 40 µs, que ainda são longos o suficiente para que as perdas de comutação sejam pequenas para a maioria dos circuitos bem projetados.

Olin Lathrop
fonte