Überspannungsbetrieb des Gleichstrommotors

Ich bin neu in der PWM-Steuerung. Ist es ratsam, einen Motor mit einer höheren als der Nennspannung zu betreiben, wobei die "PWM-Durchschnittsspannung" über der in den Datenblättern angegebenen Nennspannung liegt? Nach einigen Recherchen war der Großteil der Informationen, die ich immer wieder sah, dass sie in Ordnung sein sollten (mit der Empfehlung, mit hoher PWM-Frequenz zu arbeiten). Zweitens, wenn die "durchschnittliche PWM-Spannung" kleiner als die Nennspannung gehalten wird (wobei die Versorgungsspannung viel höher ist), ist es richtig, sie als Überspannungsbetrieb zu bezeichnen? Oder nur, wenn die durchschnittliche Spannung höher als die Nennspannung ist?

pwm dc-motor

— Rustin
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— Anindo Ghosh

Abgesehen von den Isolations- / Lichtbogenproblemen, die Olin erklärte, muss die auf den Motor übertragene Leistung auf einen sicheren Wert begrenzt werden. Beim Pulsieren der Versorgung "schnell genug", wie bei PWM oder bei Schrittmotoren, werden die max. Die PWM-Spannung kann häufig deutlich über der zulässigen durchschnittlichen Gleichspannung liegen, da der Strom und damit die tatsächlich vom Motor aufgenommene Leistung durch seine eigene Induktivität begrenzt wird. Mit anderen Worten: Ein (schnelles) PWM-Signal einer gegebenen berechneten durchschnittlichen Gleichspannung überträgt normalerweise viel weniger Leistung auf den Motor als eine tatsächliche Gleichspannung derselben Größe.

— JimmyB

@HannoBinder Wie stellen Sie sich vor, dass PWM "viel weniger" Leistung überträgt? Ich nehme an, es gibt einige Schaltverluste und einige Verluste aufgrund der aktuellen Welligkeit, aber unter der Annahme einer vernünftigen Implementierung sind diese so klein, dass ich sagen würde "nur ein bisschen weniger", nicht " viel weniger".

— Phil Frost

Solange die PWM-Frequenz schnell genug ist, zählt die durchschnittliche Spannung. Nein, die durchschnittliche PWM-Spannung sollte die Nennspannung des Motors nicht überschreiten, zumindest nicht lange. Dies unterscheidet sich nicht vom Anlegen einer Gleichspannung an den Motor.

Die Verwendung einer Hochspannungsversorgung und einer Kompensation von weniger als 100% PWM ist eine absolut legitime Methode, um einen Motor wieder laufen zu lassen, solange die PWM-Frequenz schnell genug ist. Tatsächlich erstellen Sie ein Schaltnetzteil, das die Hochspannung in die niedrigere umwandelt, die zum Antrieb des Motors verwendet wird. Dies sieht möglicherweise nicht so aus, da die Induktion der Motorbreitungen ein wesentlicher Bestandteil dieser Stromversorgung ist.

Bei der Steuerung eines Motors kann es nützlich sein, ihn gelegentlich für kurze Zeit mit einer höheren Spannung als der Nennspannung anzutreiben. Bei Verwendung dieser Art von Steuerungsschema sollte darauf geachtet werden, dass die Überspannung nicht anhält. Sie können sogar die Temperatur messen oder die vom Motor abgegebene Energie zusammen mit dem angenommenen Abfall in die Umgebung berechnen, um den maximalen Antrieb zu berechnen, den Sie jederzeit anwenden dürfen.

Damit kann man nicht zu weit gehen. Im Allgemeinen ist das 1,5-fache der angegebenen Ansteuerspannung für kurze Zeit in Ordnung, insbesondere wenn die Heizung berücksichtigt wird. Bei höheren Spannungen stoßen Sie an andere Grenzen, wie Lichtbogenbildung und Isolationsdurchschlag. Beachten Sie, dass diese für die Spitzen der PWM-Wellenform gelten, nicht für den Durchschnitt.

Zum Beispiel ist ein "5 V" -Motor, der von 30 V mit einem PWM-Arbeitszyklus von 1/6 bei 25 kHz betrieben wird, wahrscheinlich in Ordnung. 30-V-Isolationsfähigkeit entsteht so ziemlich durch Anlegen einer Isolation. Der gleiche Faktor 6 für einen 110-V-Motor wäre jedoch ohne Rücksprache mit dem Hersteller eine schlechte Idee. 660 V, die an einen "110 V" -Motor angelegt werden, können Schäden verursachen, selbst wenn diese nur an den Spitzen der PWM liegen und der Durchschnitt immer noch innerhalb der Spezifikationen liegt.

— Olin Lathrop
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Verwandte: Ich habe demonstriert, wie ein PWM-Motor ein Schaltnetzteil ist: electronic.stackexchange.com/questions/56170/…

— Phil Frost

1. Wenn Sie über das 1,5-fache der angegebenen Spannung sprechen, beziehen Sie sich auf die durchschnittliche Spannung oder die Spitze? 2. www1.eere.energy.gov/manufacturing/tech_assistance/pdfs/… Auszug aus dieser Website: "Der Motorvolllastwirkungsgrad liegt maximal zwischen Nennspannung und etwa 10%." . Könnte dies ein Grund sein?

— Rustin

@Rustin: 1: Der Durchschnitt. Dies entspricht dem Antrieb des Motors mit einer 1,5-fachen Gleichspannung. 2: Nicht sicher, was Sie fragen, nicht folgender Link. Im Allgemeinen ist der Grund für das Fahren mit einer bescheidenen Überspannung für kurze Zeiträume, dass eine Art Servosystem den Motor antreibt und dies selbst bei voller Spannung ein wenig positives Ziehen ermöglicht. Auch dies können Sie nur für kurze Zeit tun. Wenn Sie dies langfristig tun, kann der Motor überhitzt werden. Anspruchsvolle Systeme modellieren tatsächlich die Temperatur, um zu wissen, mit wie viel Overdrive sie jederzeit davonkommen können.

— Olin Lathrop

Ich habe versucht, Einschränkungen zu verstehen, unter denen man eine Überspannung für einen Motor verwenden möchte. Der obige Link wurde während einer Google-Suche in Bezug auf das gleiche angezeigt. Aus dem oben erwähnten Auszug ging hervor, dass ein leichter Überspannungsbetrieb für einen höheren Wirkungsgrad bei Volllast tatsächlich wünschenswert ist.

— Rustin