Каково хорошее эмпирическое правило для практического минимального расчетного рабочего цикла для контроллера двигателя постоянного тока с ШИМ?

Я разрабатываю привод, который выдает обороты около ~ 350 с выходным крутящим моментом около ~ 10 мНм. Я нашел дешевый двигатель, который обеспечивает этот крутящий момент (плюс еще для страховки), но скорость при номинальном напряжении намного выше, чем я хочу. Я рассчитал, что рабочий цикл 30% даст мне требуемые расчетный крутящий момент и число оборотов в минуту. Я просто обеспокоен тем, что я буду запускать двигатель слишком медленно. Я знаю, что микроконтроллер, отправляющий сигнал ШИМ, имеет ограничение на минимальный рабочий цикл, который я могу применить, но мне интересно, каково, в общем, хорошее эмпирическое правило для практических минимальных рабочих циклов, применяемых к двигателю (поскольку, если двигатель движется слишком медленно, трение, импульс и т. д. могут измениться, и он может не вести себя ожидаемым детерминированным образом). Короче говоря, 30% — это мало? Или меня должно больше беспокоить соотношение между номинальной скоростью и расчетной скоростью?

Киньте ссылку на техпаспорт двигателя.
Как вы указываете, этот двигатель рассчитан на ~ 10 тыс. об / мин с нагрузкой и ~ 12 тыс. об / мин без нагрузки. Я видел, как двигатели успешно работали на ~ 20% от базовой скорости, но я думаю, что у вас возникнут проблемы с запуском на 3% от базовой скорости. На выходном валу уже есть червячная передача... почему бы не использовать редуктор в вашем приложении?
Ограниченное пространство. Однако теперь мой дизайн изменился, так как вместо этого я включил небольшой и дешевый мотор-редуктор.

Ответы (1)

Позвольте мне предварить мой ответ заявлением об отказе от ответственности: весь мой опыт работы с ШИМ-двигателями связан с регулированием скорости охлаждающих вентиляторов. Ваше приложение, безусловно, будет отличаться, по крайней мере, немного.

Как я нахожу минимальный рабочий цикл, я ищу тот минимум, который позволит двигателю начать крутиться. Со стандартными веерами для маффинов это около 40%. Затем я добавляю небольшой запас на всякий случай. Я нахожу это, применяя рабочий цикл 0% и медленно увеличивая его, пока двигатель не начнет вращаться.

Эта пусковая мощность выше, чем мощность, необходимая для поддержания вращения двигателя после того, как он уже раскрутился. С вентиляторами это где-то в диапазоне 20-30%. Другими словами, если бы я хотел, чтобы вентилятор вращался очень медленно, мне пришлось бы приложить 40%, чтобы заставить его двигаться, а затем я мог бы вернуться к 20-30%.

Обычно, на всякий случай, я не снижаю мощность ниже стартовой. Таким образом, я могу быть уверен, что двигатель вращается, хотя это ограничивает минимальную скорость, которую я могу развивать.

Однако с этим есть проблемы. Многие факторы могут повлиять на требования к питанию при запуске. Температура, нагрузка на двигатель, возраст, запыленность, разные партии двигателей и т. д. Все это нужно учитывать и закладывать некоторый запас мощности.

В качестве альтернативы вы должны контролировать свой двигатель с помощью тахометра или чего-то подобного. Затем сделайте так, чтобы какое-нибудь программное обеспечение для управления двигателем выполняло соответствующие действия, если двигатель вращается слишком быстро или слишком медленно. Хорошее программное обеспечение для управления двигателем автоматически учитывает мощность при запуске и другие параметры.

Если вы не хотите писать программное обеспечение для управления двигателем, у вас нет другого выбора, кроме как эмпирически измерить требования к мощности при запуске для вашей системы, а затем добавить еще немного для запаса. И надеюсь, что вы добавили достаточно.

Также подумайте, имеет ли двигатель встроенный охлаждающий вентилятор или иным образом полагается на собственное движение для охлаждения. Если двигатель работает более чем на ~20% ниже номинальной скорости, он, вероятно, будет перегружен при работе вблизи номинального крутящего момента.
Изначально я планировал запустить его на скорости менее чем на 20% ниже номинальной. Не планировал систему охлаждения.
По моему опыту, постоянная работа двигателя на скорости намного ниже номинальной — плохая идея. Можете ли вы использовать какой-либо механический редуктор (шкив, редуктор и т. д.), чтобы двигатель мог работать ближе к номинальной скорости? Возможно, вы даже сможете использовать двигатель меньшего размера (умножение крутящего момента).
@DeanB Плохо, как именно?
Охлаждение в первую очередь. Представьте себе наихудший сценарий, когда двигатель в остановленном состоянии используется в качестве моментного привода — он никогда не совершает полный оборот. Там нет воздушного потока, кроме конвекции, но потенциально полные потери I2C в статоре, роторе, коммутаторе (при условии постоянного тока щетки). Есть причина, по которой двигатели переменного тока с инверторным номиналом, предназначенные для непрерывной работы на низкой скорости, имеют внешние вентиляторы с полной скоростью, а не охлаждающие вентиляторы с приводом от вала.
@DeanB Но имейте в виду, что мы говорим о небольшом двигателе, у которого, вероятно, нет встроенного вентилятора. Если есть проблема с охлаждением, то это не связано со скоростью двигателя, а с тем, как он установлен и используется.
@ Дэвид Кесснер, правда (я пропустил букву «м» в mNm). Хотя все может работать просто отлично, я видел много небольших двигателей, которые полагаются на некоторое количество принудительного воздушного охлаждения. Подумайте о двигателе постоянного тока с постоянными магнитами — вся медь находится на роторе. На очень низкой скорости единственный путь отвода тепла от ротора — через валы. На более высоких скоростях внутри корпуса (даже если он герметичен) есть воздухопроницаемость, которая помогает отводить тепло к корпусу, чтобы его можно было удалить. Я не говорю, что это не сработает, но есть шанс, что несколько моторов могут быть принесены в жертву ради экспериментов.
Я разместил таблицу данных, и я думаю, что это действительно не столько проблема ШИМ, сколько вопрос медленной работы двигателя в целом. В моем случае я хочу, чтобы выходной крутящий момент двигателя составлял 10 мНм, но номинальная скорость, указанная в техническом описании, составляет ~ 9000 об/мин. Однако я хочу только 365 об/мин. Мне было интересно, не слишком ли это мало, и вообще, существует ли эмпирическое правило относительно того, сколько дробей можно безопасно запускать двигатель, ожидая детерминированных результатов.
Каково хорошее эмпирическое правило для практического минимального расчетного рабочего цикла для контроллера двигателя постоянного тока с ШИМ?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v