¿Por qué los motores (DC) hacen un zumbido cuando se les aplica un PWM de ciclo de trabajo bajo?
Una vez apliqué un ciclo de trabajo del 10% PWM a un motor de engranajes y no se movió. acaba de hacer un zumbido. ¿Qué le hace un ciclo de trabajo bajo a un motor que lo hace vibrar?
Cuando maneja un motor con una señal PWM, básicamente lo apaga y lo enciende muy rápidamente. Si el motor se está moviendo mientras esto sucede, es inercial (junto con la inductancia del devanado) suavizar la señal de PWM de modo que la velocidad del motor sea proporcional al tiempo promedio en que el motor está encendido.
Si usa un ciclo de trabajo muy bajo, significa que el motor está encendido solo por un período muy pequeño de tiempo en cada ciclo. Si la potencia promedio suministrada al motor es demasiado pequeña para superar la fricción y cualquier carga en el eje del motor, el motor se detendrá. En el caso de PWM, se encenderá, se detendrá, luego se apagará una y otra vez, lo que esencialmente lo hace vibrar a la frecuencia de PWM. Si esta frecuencia está muy bien dentro del rango audible para humanos (en cualquier lugar de ~ 20Hz a ~ 20kHz), escuchará esta vibración como un zumbido.
El rotor vibra en el campo magnético que se está activando y desactivando. Lo enciendes, intenta rotar, pero solo puede moverse un poco antes de volver a apagar el campo, y en qué punto dejará de moverse nuevamente. Vibra de vuelta y cuarto. Esto puede mover cualquier aire a su alrededor, pero también mueve todo el motor - la ley de Newton: ¡cada acción tiene una reacción igual y opuesta! A medida que todo el motor vibra, ¡el aire que lo rodea vibrará con él, haciendo ruido!
Intente colocar el motor en una caja hueca, esto amplificará las vibraciones del estator y el sonido aumentará. A la inversa, presiónelo sobre algo como un trozo de goma y eso amortiguará las vibraciones: se vuelve más silencioso.
La corriente va hacia adelante y hacia atrás a través de las bobinas del motor, generando un campo magnético alternativo, que a su vez genera micro-vibraciones mecánicas que producen el sonido.
Hay varias fuentes posibles para el zumbido. A medida que el campo magnético en las bobinas se invierte, las placas de la bobina (las bobinas del motor generalmente son placas apiladas para reducir los efectos de la histéresis) son sacudidas y se mueven ligeramente unas contra otras. Los motores construidos con mayor inclinación (maquinado impreciso) tienen el potencial de que las bobinas se balanceen ligeramente contra la varilla del cojinete cuando las fuerzas magnéticas se invierten. La pila de la placa de la bobina puede expandirse y contraerse debido a la compresión aplicada y liberada a medida que se aplica y libera el campo. Tenga en cuenta que hay motores silenciosos, que generalmente se maquinan y ensamblan con tolerancias muy ajustadas, de modo que hay menos oportunidades para que estos efectos de vibración tengan lugar.
He tenido este problema antes. Lo resolví incrementando la frecuencia PWM a una frecuencia inaudible (por encima de 20 kHz). Es fácil hacerlo en Arduino, donde puede configurarlo hasta 62 kHz. Google para "Arduino rápido PWM". Espero que esto ayude.
Lo más probable es que el motor de CC del que está hablando sea un motor de engranaje. Los engranajes tienen un juego entre los dientes para permitir la lubricación y evitar daños en los dientes. Con un PWM bajo, solo está suministrando suficiente energía para hacer que los dientes se muevan a través de su juego y toquen el diente de acoplamiento. Esta es la razón del ruido.