Двигатели постоянного тока: соотношение между частотой ШИМ и крутящим моментом

Я испытываю серьезное снижение крутящего момента при использовании ШИМ для снижения скорости - я временно прибегаю к 10 Гц, и даже в этом случае 50% -ое пространство для отметки дает мне (максимум) половину крутящего момента при полном включении. Я оцениваю крутящий момент, видя, какой вес можно поднять с помощью червячной передачи. Я пробовал до 1 кГц, и это ухудшается с более высокими частотами. Тем не менее, предположительно, ШИМ должен дать полный крутящий момент.

Какие теоретически может быть причиной этого? Я столкнулся с чем-то, упоминающим индуктивность обмоток, но индуктивность при работе двигателя постоянного тока 6000 об / мин с ШИМ 10 Гц не должна влиять на крутящий момент?

Если это индуктивность, то я полагаю, что мне нужно будет управлять двигателем с источником постоянного тока, что, я полагаю, будет означать приведение двигателя в движение выше номинального напряжения для низких скоростей, при условии, что он не погибнет.

Помните: ток пропорционален крутящему моменту.

Это было бы линейно, как вы ожидаете, если бы это было так:
Высокий импульс ШИМ: мгновенный полный ток и, следовательно, полный крутящий момент.
Низкий импульс ШИМ: мгновенный нулевой ток и, следовательно, нулевой крутящий момент.

Но, как и в случае с объектами, вы не можете мгновенно ускорить или замедлить их до 0. Вы очень четко почувствуете это при столкновении со стеной ...: p Инерция предотвращает это. Так же, как индуктивность предотвращает мгновенные изменения тока.

Так на самом деле это как: Высокий импульс ШИМ: ток начинает течь до полного развития. Время нарастания зависит от индуктивности. С ростом тока крутящий момент возрастает до устойчивого состояния.

Низкий импульс ШИМ: ток начинает уменьшаться и рассеивается, например. диод свободного хода. Таким образом, двигатель действует как генератор переменного тока, создавая «отрицательный» крутящий момент, или, точнее, указанный крутящий момент в обратном направлении. Это виновник здесь.

Без работы генератора 50% ШИМ получит довольно близкий к 50% крутящий момент, если индуктивность не слишком высока, а частота ШИМ выбрана правильно. Но при 50% времени, в течение которого выключается ШИМ, вы получаете обратный крутящий момент, и именно поэтому вы наблюдаете, что 50% ШИМ не дают 50% крутящего момента.

Более продвинутые контроллеры двигателя (частично) решают эту проблему, но если вы просто приводите двигатель постоянного тока, например, с помощью. MOSFET из BJT, у вас будет эта проблема. И не забудьте позаботиться о свободном вращении двигателя, иначе вы уничтожите FET. Вы, вероятно, не можете рассчитывать на диод подложки для этого, так как он, вероятно, будет недостаточно.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) - это метод управления рабочим циклом постоянного тока или его включения и выключения через определенные повторяющиеся интервалы для управления током. Например, если вы рассматриваете период времени 4 мс, импульс может находиться во включенном состоянии в течение 2 мс и в выключенном состоянии в течение 2 мс для каждого повторения. Это рабочий цикл 50%. Предположим, что в этом случае скорость двигателя или колеса постоянного тока равна x или x м / с. Если импульс ВКЛ длится 3 мс, а импульс ВЫКЛ длится 1 мс, скорость колеса или двигателя постоянного тока будет больше, чем х или х м / с, поскольку он получает больший общий ток за тот же период времени. Подача постоянного тока не рекомендуется для привода двигателя постоянного тока.

Поэтому основным параметром, влияющим на ШИМ, является скорость вращения двигателя постоянного тока. Крутящий момент, с другой стороны, зависит от самого двигателя постоянного тока. Это не должно быть проблемой, если двигатель является мощным для создания необходимого крутящего момента. Если это не так, ШИМ воздействует на крутящий момент следующим образом.

1. Двигатель постоянного тока останавливается и запускается через равные промежутки времени (не виден невооруженным глазом на высоких частотах). Это означает, что это должно преодолеть начальное трение много раз. Из-за этого у вас возникает иллюзия, что ваш крутящий момент уменьшается. На самом деле крутящий момент постоянен, но энергия расходуется на преодоление трения.
   
2. Кажется, что крутящий момент меньше для меньших длительностей импульса во включенном состоянии во время повторения и наоборот.
   

Чтобы компенсировать снижение скорости, увеличьте ширину импульса или используйте лучший двигатель. Увеличение ширины импульса дает двигателю больший ток. Это также зависит от собственного веса двигателя. Выполните несколько испытаний, чтобы определить длительность импульса, необходимую для компенсации скорости двигателя, поскольку зависимость не является линейной.

Другой вариант - уменьшить частоту и сохранить постоянную интегральную ширину импульса / секунду, чтобы компенсировать утечку энергии.