Oblicz częstotliwość silnika prądu stałego

Prowadzę silnik prądu stałego za pomocą mostka H-Bridge Mosfet przy użyciu PWM. Problem polega na tym, że nie wiem dokładnie, której częstotliwości powinienem użyć.

1- Czy silniki prądu stałego mają określoną częstotliwość w celu uzyskania najlepszej wydajności, czy też mają zakres częstotliwości, z którymi są w stanie pracować?

2- Co się stanie, jeśli będę pracować z silnikiem prądu stałego o wyższej lub niższej częstotliwości, z którą może on współpracować? Czy to mi szkodzi? (Ponieważ to zrobiłem i przy wyższej częstotliwości mój silnik wydaje dziwny hałas jak zzzz, a przy niższej częstotliwości drży)

• Częstotliwość PWM dostarczana do (przypuszczalnie) szczotkowanego silnika prądu stałego musi być wystarczająco wysoka, aby połączenie bezwładności mechanicznej i indukcyjności cewek było wystarczające do wygładzenia mechanicznych impulsów każdego impulsu. To minimum różni się w zależności od silnika. Zbyt niska częstotliwość, a ruch silnika będzie postrzegany jako seria szarpnięć lub grzechotki.

• Częstotliwość nie musi być tak wysoka, aby urządzenie przełączające (MOSFET, inne) i okablowanie łączące nie marnowały znacznej mocy na straty przełączania. Zbyt wysoka częstotliwość, a wydajność spadnie. To maksimum różniłoby się w zależności od mechanizmu przełączającego, długości przewodów do silnika, napięcia napędu (wyższe napięcie = ograniczenia szybkości narastania), ekranowania, a może także innych czynników.

• Częstotliwość powinna, jeśli to możliwe, unikać widma audio: poniżej 20 Hz (nie jest to dobry pomysł, z wyjątkiem naprawdę masywnych silników) lub powyżej 20 KHz, aby wibracje magnetostrykcyjne w uzwojeniach lub wibracje współczulne w wirniku mechanicznym nie były słyszalne przez ludzi.

• Oprócz tego wszystkiego, konkretna kombinacja silnik + obciążenie + mocowanie będzie miała częstotliwość rezonansową w danej temperaturze. Chociaż prawdopodobnie nie będzie to tak wysokie, jak 20 KHz + zastosowane dla typowego PWM silnika, niektóre rodzaje sztywnego montażu rzeczywiście mogą osiągnąć częstotliwości rezonansowe ultradźwiękowe. Jeśli częstotliwość PWM odpowiada częstotliwości rezonansowej, oscylacje rezonansowe mogą powodować niekontrolowane wibracje silnika. Właśnie dlatego bufory gumowe / nylonowe / elastomerowe są powszechnie stosowane do montażu silnika.

Ten ostatni problem jest jednak nieco samoutwardzalny, ponieważ po niewielkiej oscylacji rezonansowej montaż ma tendencję do nadawania / zużycia, nawet jeśli jest to sztywny metalowy montaż, a to zmienia częstotliwość rezonansową.

Co najmniej musisz użyć częstotliwości, aby silnik „widział” średnią i nie reagował na poszczególne impulsy. Zazwyczaj jest to kilka 100 Hz.

Są jednak inne efekty, na które silnik nie dba, ale możesz. Poszczególne odcinki drutu w uzwojeniach mogą nieznacznie wibrować z częstotliwością PWM, co powoduje słyszalne wycie. To dlatego wiele silników napędzanych jest z częstotliwością PWM około 25 kHz, ponieważ jest to powyżej słyszalności większości ludzi. 25 kHz oznacza impulsy 40 µs, co jest wciąż wystarczająco długie, aby straty przełączania były niewielkie dla większości dobrze zaprojektowanych obwodów.