Berechnen Sie die Frequenz des Gleichstrommotors

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Ich fahre einen Gleichstrommotor mit H-Bridge Mosfet mit PWM. Das Problem ist, dass ich nicht genau weiß, welche Frequenz ich verwenden soll.

1- Haben die Gleichstrommotoren eine ganz bestimmte Frequenz für ihre beste Leistung oder einen Frequenzbereich, mit dem sie arbeiten können?

2- Was passiert, wenn ich mit einem Gleichstrommotor mit höherer oder niedrigerer Frequenz arbeite, mit dem er arbeiten kann? Beschädige ich das? (Weil ich das getan habe und mit höherer Frequenz mein Motor ein seltsames Geräusch wie zzzz macht und mit niedrigerer Frequenz zittert er)

pwm dc-motor h-bridge

— Mehrdad Kamelzadeh
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Die einem (vermutlich) bürstenbehafteten Gleichstrommotor zugeführte PWM-Frequenz muss hoch genug sein, damit die Kombination aus mechanischer Trägheit und Induktivität der Spulen ausreicht, um die mechanischen Impulse jedes Impulses auszugleichen. Dieses Minimum würde sich von Motor zu Motor unterscheiden. Wenn die Frequenz zu niedrig ist, wird die Motorbewegung als eine Folge von Rucken oder Rasseln wahrgenommen.
Die Frequenz darf nicht so hoch sein, dass die Schaltvorrichtung (MOSFET, andere) und die Verbindungsverdrahtung bei Schaltverlusten keine signifikante Energie verschwenden. Bei zu hoher Frequenz sinkt der Wirkungsgrad. Dieses Maximum würde sich abhängig vom Schaltmechanismus, der Länge der Drähte zum Motor, der Antriebsspannung (höhere Spannung = Begrenzung der Anstiegsgeschwindigkeit), der Abschirmung und möglicherweise auch einigen anderen Faktoren unterscheiden.
Die Frequenz sollte nach Möglichkeit das Audiospektrum meiden: unter 20 Hz (keine gute Idee, außer bei sehr massiven Motoren) oder über 20 kHz, damit die magnetostriktiven Schwingungen in den Wicklungen oder die sympathischen Schwingungen im mechanischen Rotor nicht zu hören sind von Menschen.
Darüber hinaus hat eine bestimmte Kombination aus Motor, Last und Montage bei einer bestimmten Temperatur eine Resonanzfrequenz. Während dies wahrscheinlich nicht so hoch ist wie die 20 kHz +, die für typische Motor-PWM angewendet werden, können bestimmte Arten der starren Befestigung tatsächlich Ultraschallresonanzfrequenzen erreichen. Wenn die PWM-Frequenz mit der Resonanzfrequenz übereinstimmt, können Resonanzschwingungen dazu führen, dass der Motor unkontrolliert vibriert. Aus diesem Grund werden Gummi / Nylon / Elastomer-Puffer üblicherweise für Motorlager verwendet.

Dieses letzte Problem härtet sich jedoch etwas von selbst aus, da die Halterung nach einer gewissen Resonanzschwingung dazu neigt, sich zu verschleißen, selbst wenn es sich um eine starre metallische Halterung handelt, und dies die Resonanzfrequenz ändert.

— Anindo Ghosh
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Danke für deine Antwort. Aber ich verstehe den zweiten Absatz Ihrer Antwort nicht ganz. "Die Frequenz darf nicht so hoch sein, dass das Schaltgerät (MOSFET, andere) und die Verbindungsleitungen bei Schaltverlusten keine nennenswerte Energie verschwenden." Meine zweite Frage lautet, ob ich Verwenden Sie eine zu niedrige oder zwei zu hohe Frequenz. Ich beschädige den Motor mit Ausnahme der möglicherweise auftretenden Resonanzschwingung.

— Mehrdad Kamelzadeh

Je höher die verwendete Schaltfrequenz (PWM-Frequenz) ist, desto größer ist der Energieverlust in der Schaltkomponente (z. B. MOSFETs), der Strom durch den Motor auf den Hochs / Tiefs des PWM-Signals zulässt und blockiert. Eine zu hohe PWM-Frequenz führt dazu, dass diese Verluste eine wesentliche Ursache für Energieverschwendung sind. Wenn Sie eine zu niedrige Frequenz verwenden, klappern Sie möglicherweise an der Motorhalterung und den mechanischen Verbindungen und müssen häufig gewartet werden. Eine zu hohe Frequenz führt dazu, dass der Motor keine Betriebsspannung erhält und keine dauerhaften Schäden verursacht werden.

— Anindo Ghosh

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Sie müssen mindestens eine Frequenz verwenden, damit der Motor den Durchschnitt "sieht" und nicht auf einzelne Impulse reagiert. Das sind normalerweise einige 100 Hz.

Es gibt jedoch andere Effekte, die den Motor nicht interessieren, aber Sie könnten. Einzelne Drahtabschnitte in den Wicklungen können mit der PWM-Frequenz leicht vibrieren, was ein hörbares Jammern verursacht. Aus diesem Grund werden viele Motoren mit einer PWM von etwa 25 kHz betrieben, da dies für die meisten Menschen unangenehm ist. 25 kHz bedeutet 40 µs Impulse, was immer noch lang genug ist, um die Schaltverluste für die meisten gut ausgelegten Schaltungen gering zu halten.

— Olin Lathrop
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