Calcular la frecuencia del motor CC

Question

Estoy conduciendo un motor de corriente continua con un H-Bridge Mosfet usando PWM. El problema es que no sé exactamente qué frecuencia debo usar.

1- ¿Los motores de corriente continua tienen una frecuencia muy específica para su mejor rendimiento en general o tienen un rango de frecuencias con las que pueden funcionar?

2- ¿Qué sucede si trabajo con un motor de corriente continua con una frecuencia más alta o más baja de la que puede funcionar? ¿Estoy dañando algo? (Porque he hecho eso y con una frecuencia más alta mi motor hace un ruido extraño como zumbido y con una frecuencia más baja se sacude)

Answer 1

• La frecuencia PWM suministrada a un motor de corriente continua (presumiblemente) con escobillas debe ser lo suficientemente alta como para que la combinación de inercia mecánica e inductancia de las bobinas sea suficiente para suavizar los impulsos mecánicos de cada pulso. Este mínimo podría variar de un motor a otro. Una frecuencia demasiado baja hará que el movimiento del motor se perciba como una serie de tirones, o un traqueteo.

• La frecuencia no debe ser tan alta que el dispositivo de conmutación (MOSFET, otro) y el cableado de conexión no desperdicien una cantidad significativa de energía en pérdidas por conmutación. Una frecuencia demasiado alta hará que la eficiencia disminuya. Este máximo dependería del mecanismo de conmutación, la longitud de los cables al motor, el voltaje de accionamiento (mayor voltaje = limitaciones de la velocidad de cambio), blindaje, y posiblemente también algunos otros factores.

• La frecuencia, en la medida de lo posible, debe evitar el espectro de audio: por debajo de 20 Hz (no es una buena idea excepto para motores realmente masivos) o por encima de 20 KHz, para que la vibración magnetostrictiva en los devanados o la vibración simpática en el rotor mecánico, no sean audibles para los humanos.

• Además de todo esto, una combinación específica de motor + carga + montaje tendrá una frecuencia resonante a una temperatura determinada. Aunque es probable que no sea tan alta como los 20 KHz+ aplicados para el PWM típico del motor, ciertos tipos de montajes rígidos pueden alcanzar frecuencias resonantes ultrasónicas. Si la frecuencia PWM coincide con la frecuencia resonante, las oscilaciones resonantes pueden hacer que el motor vibre de manera incontrolable. Por eso, los amortiguadores de goma / nailon / elastómero se aplican comúnmente a los montajes de motores.

Este último problema se resuelve en cierta medida, ya que después de un poco de oscilación resonante, el montaje tiende a ceder / desgastarse, incluso si es un montaje metálico rígido, lo que cambia la frecuencia resonante.

Answer 2

Como mínimo, necesitas utilizar una frecuencia para que el motor "vea" el promedio y no reaccione a pulsos individuales. Eso suele ser unas pocas 100 Hz.

Sin embargo, hay otros efectos que al motor no le importan pero que a ti sí. Secciones individuales de alambre en los devanados pueden vibrar ligeramente con la frecuencia PWM, lo que causa un zumbido audible. Por eso muchos motores se conducen a alrededor de 25 kHz de PWM, ya que está por encima de la audición de la mayoría de las personas. 25 kHz significa pulsos de 40 µs, que aún son lo suficientemente largos como para que las pérdidas de conmutación sean pequeñas para la mayoría de los circuitos bien diseñados.