Падение оборотов двигателя на 15% при использовании ШИМ-контроллера

Я новичок на форуме и полный нуб в электротехнике.

У меня редукторный двигатель 120 Вт, 24 В постоянного тока. Работает со скоростью ~ 200 об / мин без нагрузки, подключенной напрямую к источнику питания 24 В.

Однако, когда я подключаю его к ШИМ-контроллеру, максимальное число оборотов составляет ~ 170. ШИМ-контроллер имеет входной диапазон от 6 В до 90 В постоянного тока, рассчитан на 15 А, частота ШИМ 15 кГц, рабочий цикл должен регулироваться от 0 до 100%, используется потенциометр 10k.

Проведя небольшое исследование, я подумал, что, возможно, мне нужна ИК-компенсация. Но похоже, что компенсация IR больше предназначена для поддержания стабильных оборотов с нагрузкой и без нее. У меня падение происходит без нагрузки в обоих случаях. Итак, есть ли потеря мощности, связанная с использованием ШИМ-контроллера?

Из того, что я читал, ШИМ должен давать почти полную мощность. И, поскольку мой контроллер регулируется от 0 до 100% рабочего цикла, 100% рабочий цикл будет полной мощностью или всеми 24 В, верно? Будем очень признательны за любое понимание того, почему двигатель не работает в полную силу.

Обновление: с помощью измерителя Fluke я снял следующие показания, как это было запрошено в этом ответе ниже :

С измерителем, настроенным на переменный ток, измерение на двигателе и изменение потенциометра. Показания сильно менялись, когда я передвигал горшок. С учетом сказанного, как только все успокоилось, я получил 0 на минимуме, 0 на максимуме и 2 в середине.

Со счетчиком, установленным на постоянный ток. Вход постоянного тока = 24,5. Напряжение двигателя = 21,2. +Вход постоянного тока к двигателю+ = 0,6, -Вход постоянного тока к двигателю- = 2,7.

Вы смотрели на выходе ШИМ-контроллера, чтобы увидеть, как выглядит форма сигнала в 100%?
Это, конечно, совершенно невозможно без деталей реализации контроллера. Таким образом, это вопрос использования не по теме , а не вопрос инженерного проектирования .
Какой у вас блок питания для ШИМ контроллера? Те же 24 В? Попробуйте подать 28-30 В на ШИМ-контроллер.
На коммутационных элементах контроллера, конечно, будет падать напряжение. Может быть, это все, что происходит. Сложно сказать. Вы можете добавить RC-фильтр к выходу контроллера и использовать его для измерения эффективного постоянного напряжения с помощью вольтметра. Конечно лучше осциллограф, но раз у вас его нет, то обойдемся.
Теоретически вы правы. 100% рабочий цикл с 24 В должен давать тот же результат, что и прямое подключение 24 В (без контроллера). Но на самом деле контроллер будет поглощать некоторую мощность, вызывая падение напряжения и, следовательно, несколько меньшую скорость, чем прямое подключение. НО, вы видите падение на 30 об/мин из 200 об/мин, что составляет 15%, что кажется чрезмерным.
«-Вход постоянного тока к двигателю- = 2,7». - это не хорошо. Какое напряжение вы получаете при измерении между входными и выходными клеммами на самом контроллере?

Ответы (5)

Вы упомянули, что у вас нет осциллографа. Ничего страшного — вы можете выполнить несколько простых измерений с помощью цифрового мультиметра.

Начните с настройки цифрового мультиметра на диапазон напряжения переменного тока. Сначала подключите провода к источнику питания 24 В постоянного тока, который питает ШИМ-контроллер. Вы должны увидеть очень низкое значение напряжения. Это подтверждает, что ваш цифровой мультиметр имеет связь по переменному току на своем входе для измерения напряжения переменного тока.

Не смейтесь - некоторые действительно дешевые (хуже недорогих!) счетчики НЕ имеют связи по переменному току для измерения переменного тока!

Затем подключите цифровой мультиметр к двигателю, все еще настроенному на переменное напряжение. Варьируйте горшок. Вы должны увидеть изменение напряжения переменного тока. Напряжение переменного тока будет минимальным на крайних концах горшка и максимальным вблизи центра горшка. Этот тест подтверждает, что ваш цифровой мультиметр может измерять напряжение на частоте ШИМ, используемой вашим контроллером.

Теперь установите потенциометр на максимальную скорость двигателя и запишите переменное напряжение, если оно есть. Сделайте это снова для настройки минимальной потенциометра и средней настройки потенциометра. У вас должно быть три показания напряжения переменного тока.

Теперь настройте цифровой мультиметр на измерение напряжения постоянного тока. Установите потенциометр на максимальную скорость и измерьте четыре возможных напряжения: вход постоянного тока, напряжение двигателя, напряжение от (+вход постоянного тока) до (двигатель +), напряжение от (-вход постоянного тока) до (двигатель -). Измените свой вопрос с помощью результатов этих семи измерений напряжения (три переменного тока, четыре постоянного тока), и мы поможем вам интерпретировать эти показания.

[Изменить в ответ на информацию, добавленную к исходному вопросу]

Я собираюсь предположить, что вам нужен лучший ШИМ-регулятор скорости. Я основываю это предложение на следующем:

1) Падение постоянного тока на 0,6 В от (DC+) до (Motor+) свидетельствует либо о большом сопротивлении дорожки печатной платы, либо о последовательном диоде Шоттки с большим сопротивлением дорожки печатной платы.

Хотя это напряжение намного выше, чем мне хотелось бы видеть, это всего лишь признак проблем.

2) Падение 2,7 В постоянного тока от (DC-) до (Motor-) вызывает гораздо большее беспокойство. У нас нет никакого представления о внутренностях вашего контроллера, но я вижу (вероятно) большое сопротивление дорожки печатной платы плюс полевой МОП-транзистор, который недостаточно мощный: сопротивление RDSon слишком велико.

Мое предложение состоит в том, чтобы сократить ваши потери сейчас и либо построить, либо купить гораздо более мощный контроллер ШИМ постоянного тока.

[Изменить 2]

Этот сайт не место для получения рекомендаций по продукту. Причина этого в том, что информация часто быстро устаревает, тогда как этот сайт стремится накапливать информацию, которая неподвластна времени.

Тем не менее: я предлагаю вам зайти на eBay или какой-либо другой сайт поставщиков и ввести следующую строку в их поисковую систему: «управление скоростью двигателя постоянного тока». У eBay есть много предложений, но тот, который я бы выбрал, хорош для 10-50 В при 40 Ампер.

Строка поиска, которую я предложил, должна соответствовать требованиям этого сайта к информации, которая не имеет срока действия и времени.

Я снял показания, которые вы просили. Надеюсь, я сделал это правильно. Я изменил свой вопрос, чтобы включить результаты.

Если это H-мост (двунаправленный), вы теряете двукратное падение напряжения на полупроводниковых переключателях, которое легко может составлять около 2 В, что очень сильно зависит от тока нагрузки и температуры. Это уже близко к 10% снижению Uout и, следовательно, RPM.

Я почти уверен, что это не двунаправленный. Если, конечно, я вручную не поменяю местами полюса на двигателе.

Возможно, у вас старый или плохо сделанный потенциометр, который неправильно меняет диапазон. Вы можете исключить это, если проверите, что средний вывод потенциометра проходит весь путь от напряжения одной стороны до напряжения другой, когда вы поворачиваете ручку.

Не подумал об этом, проверю. Спасибо.

Если входное напряжение контроллера составляет 6–90 В постоянного тока, а максимальное выходное напряжение составляет 24 В постоянного тока, в контроллере должна быть предусмотрена функция преобразования повышающего напряжения. Это может наложить ограничение на максимальное выходное напряжение. Что на самом деле означает 100% рабочий цикл? Вам необходимо определить, что рекламируется как максимально эффективное выходное напряжение при входном напряжении 24 В постоянного тока. Продукт либо предоставляет то, что указано, либо нет. Если это не так, это не хороший продукт.

Если продукт не имеет функции повышения напряжения, максимальное выходное напряжение будет ограничено падением напряжения в цепи ШИМ, а также максимальной шириной импульса. Выход может перейти в состояние «всегда включено», но это будет означать, что чуть меньше максимального напряжения будет ступенчатое изменение от постоянного включения к напряжению при минимальном «времени выключения» между импульсами. В результате максимальное выходное напряжение ограничивается входным напряжением минус внутреннее падение напряжения минус напряжение, потерянное из-за минимального времени «выключения». В спецификации продукта должно быть ясно указано, какое влияние эти факторы оказывают на максимальное выходное напряжение.

Я вижу, что ты говоришь. Я так понял, что выходное напряжение = входному напряжению. Это только контроллер постоянного тока. Я никогда не говорил, что максимальный выход был 24 В постоянного тока. Я лишь указал допустимое входное напряжение. Однако вполне возможно, что это некачественный продукт.
Проблема может заключаться частично в том, чтобы заставить продукт покрывать слишком широкий диапазон входного напряжения, частично в не очень хороших технических характеристиках и, возможно, не в лучшей конструкции. Смотрите пересмотр моего ответа.

Это двунаправленный ШИМ-контроллер? Если это так, то драйверы затвора верхнего плеча могут использовать бутстрепные конденсаторы (чаще всего), которые требуют периодической перезарядки, тем самым ограничивая 100% рабочий цикл. Вы можете погуглить больше, если хотите понять это дальше.

Хотя 15% кажется довольно большим. Трудно сказать, что происходит на самом деле, если к выходам ШИМ-контроллера нельзя приложить осциллограф.

Я не думаю, что это двунаправленный. Контроллер имеет 2 входа для напряжения (+/-), 2 выхода для напряжения на двигателе (+/-) и внешний потенциометр. Нет переключения вперед и назад. И, к сожалению, у меня нет осциллографа.
Падение оборотов двигателя на 15% при использовании ШИМ-контроллера
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v