Я управляю двигателем постоянного тока с H-Bridge Mosfet, используя ШИМ. Проблема в том, что я не знаю точно, какую частоту мне следует использовать.
1- Имеют ли двигатели постоянного тока какую-то конкретную частоту для достижения наилучшей производительности или у них есть диапазон частот, с которыми они могут работать?
2- Что произойдет, если я буду работать с двигателем постоянного тока с более высокой или более низкой частотой, с которой он может работать? Я наношу этому ущерб? (Потому что я сделал это, и с более высокой частотой мой мотор издавал странный звук, такой как zzzz, а с более низкой частотой он трясся)
Частота ШИМ, подаваемая на (предположительно) коллекторный двигатель постоянного тока, должна быть достаточно высокой, чтобы комбинация механической инерции и индуктивности катушек была достаточной для сглаживания механических импульсов каждого импульса. Этот минимум будет отличаться от двигателя к двигателю. Слишком низкая частота, и движение мотора будет восприниматься как серия рывков или скрежет.
Частота должна быть не настолько высокой, чтобы коммутационное устройство (МОП-транзистор и др.) и соединительная проводка не тратили значительную мощность на коммутационные потери. Слишком высокая частота, и КПД упадет. Этот максимум будет различаться в зависимости от механизма переключения, длины проводов к двигателю, напряжения привода (более высокое напряжение = ограничения скорости нарастания), экранирования и, возможно, некоторых других факторов.
Частота должна по возможности избегать звукового спектра: ниже 20 Гц (плохая идея, за исключением действительно массивных двигателей) или выше 20 кГц, чтобы не было слышно магнитострикционной вибрации в обмотках или симпатической вибрации в механическом роторе. людьми.
В дополнение ко всему этому конкретная комбинация двигатель + нагрузка + монтаж будет иметь резонансную частоту при данной температуре. Хотя это, вероятно, не так высоко, как 20 кГц +, применяемых для типичного ШИМ двигателя, некоторые типы жесткого крепления действительно могут достигать ультразвуковых резонансных частот. Если частота ШИМ соответствует резонансной частоте, резонансные колебания могут вызвать неконтролируемую вибрацию двигателя. Вот почему резиновые / нейлоновые / эластомерные буферы обычно применяются для крепления двигателя.
Однако эта последняя проблема в некоторой степени решается сама собой, поскольку после небольшого резонансного колебания крепление имеет тенденцию изнашиваться, даже если это жесткое металлическое крепление, и это изменяет резонансную частоту.
Как минимум нужно использовать частоту, чтобы мотор «видел» среднюю и не реагировал на отдельные импульсы. Обычно это несколько 100 Гц.
Однако есть и другие эффекты, на которые двигатель не обращает внимания, но вы можете. Отдельные участки провода в обмотках могут слегка вибрировать с частотой ШИМ, что вызывает слышимый гул. Вот почему многие двигатели работают на частоте ШИМ около 25 кГц, так как это выше слуха большинства людей. 25 кГц означает импульсы длительностью 40 мкс, что достаточно долго, чтобы коммутационные потери были малы для большинства хорошо спроектированных схем.
Мехрдад Камелзаде
Аниндо Гош