Рассчитать частоту двигателя постоянного тока

Я за рулем двигателя постоянного тока с H-Bridge Mosfet с использованием ШИМ. Проблема в том, что я не знаю, какую частоту мне следует использовать.

1- Имеют ли двигатели постоянного тока очень специфическую частоту для наилучшей производительности или имеют диапазон частот, с которыми они могут работать?

2- Что произойдет, если я буду работать с двигателем постоянного тока с более высокой или низкой частотой, с которой он может работать? Я это повреждаю? (Поскольку я сделал это, и с более высокой частотой мой Мотор издает странный шум, такой как zzzz, а с более низкой частотой он трясется)

• Частота ШИМ, подаваемая на (предположительно) щеточный 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 двигателя будет восприниматься как серия рывков или трещотки.

• Частота должна быть не такой высокой, чтобы коммутационное устройство (MOSFET, другое) и соединительная проводка не тратили значительную мощность на потери при переключении. Слишком высокая частота, и эффективность снизится. Этот максимум будет отличаться в зависимости от механизма переключения, длины проводов к двигателю, напряжения привода (более высокое напряжение = ограничения скорости нарастания), экранирования, возможно, некоторых других факторов.

• Частота должна, по возможности, избегать звукового спектра: ниже 20 Гц (не очень хорошая идея, за исключением действительно массивных двигателей) или выше 20 КГц, так что магнитострикционная вибрация в обмотках или симпатическая вибрация в механическом роторе не будет слышна людьми.

• В дополнение ко всему этому, конкретная комбинация двигатель + нагрузка + монтаж будет иметь резонансную частоту при данной температуре. Хотя это, вероятно, будет не так высоко, как 20 кГц +, применяемый для типичного ШИМ двигателя, некоторые типы жесткого монтажа могут действительно достигать ультразвуковых резонансных частот. Если частота ШИМ соответствует резонансной частоте, резонансные колебания могут привести к тому, что двигатель будет бесконтрольно вибрировать. Вот почему резиновые / нейлоновые / эластомерные буферы обычно применяются для крепления двигателя.

Эта последняя проблема в некоторой степени самоотверждаема, так как после небольшого резонансного колебания монтаж имеет тенденцию давать / изнашиваться, даже если это жесткая металлическая установка, и это изменяет резонансную частоту.

Как минимум, вам нужно использовать частоту, чтобы двигатель «видел» среднее значение и не реагировал на отдельные импульсы. Это обычно несколько 100 Гц.

Тем не менее, есть и другие эффекты, о которых мотор не заботится, но вы можете. Отдельные участки провода в обмотках могут слегка вибрировать с частотой ШИМ, что вызывает слышимое скуление. Вот почему многие двигатели работают на частоте около 25 кГц, поскольку это выше, чем у большинства людей. 25 кГц означает импульсы 40 мкс, которых все еще достаточно для того, чтобы потери при переключении были небольшими для большинства хорошо спроектированных цепей.