Al controlar un motor de CC con una capacidad nominal de 5 V teóricamente, puedo conducir el motor de estas maneras:
¿Hay alguna diferencia entre los dos? ¿El uso de la opción 2/3 acortará la vida del motor? ¿Cambiar la frecuencia de PWM mejoraría la vida útil del motor? La razón para hacer esto es que es posible conducir el motor mucho más lento con un voltaje más alto.
Sí, esto es muy diferente. La unidad PWM y la unidad de voltaje por separado realmente no significan mucho, pero cuando se combinan de esta manera obtendrás un rendimiento significativamente diferente.
Eléctricamente, puede modelar un motor como un inductor (devanados), una resistencia y una fuente de voltaje (el EMF, proporcional a la velocidad del motor). Cuando aplica un voltaje más bajo en comparación con un voltaje más alto, usted:
Con PWM y un voltaje más alto, podrá alcanzar velocidades pico más altas y, a menudo, un par mucho más alto a velocidades iguales.
No hay ninguna razón real por la que un motor se dañe al aplicar voltajes más altos. El daño del motor es causado por:
Además, el sobrecalentamiento o el funcionamiento de un motor a corrientes muy altas causarán una reducción (significativa) en el par debido a la saturación magnética.
Si puede garantizar que mantiene su motor dentro de los límites de velocidad, par y fuerza, así como que lo enfríe adecuadamente, no hay inconveniente en hacerlo funcionar a voltajes más altos con PWM.
Un motor impulsado por PWM es un convertidor de dólar . En la medida en que su circuito y motor hacen un convertidor de dólar bueno , no hay diferencia entre cada una de sus opciones.
Algunas cosas a tener en cuenta:
A un voltaje mucho más alto, tal vez alrededor de \ $ 1000V \ $, el aislamiento en los devanados fallará. \ $ 20V \ $ es demasiado bajo para que esto sea una preocupación.
Si su frecuencia de PWM es demasiado baja para la inductancia de bobinado del motor, la corriente en cada ciclo de PWM cambiará significativamente, tendrá un rizado de par alto y ya no tendrá un dólar bueno convertidor. El rendimiento y la eficiencia sufrirán. En el caso extremo, es posible que ni siquiera haga girar el motor .
Al igual que con un convertidor Buck, una unidad PWM involucra transistores y otros circuitos que necesariamente introducen pérdidas adicionales. El controlador PWM también es más complejo de diseñar, es más difícil que funcione correctamente, es más costoso de implementar, etc. Algunas de estas pérdidas (por ejemplo, pérdidas por histéresis) están dentro del motor, y resultarán en una mayor temperatura del motor, que es por lo general, el parámetro limitante para el rendimiento del motor, y una temperatura más alta en general, reducirá la vida útil del motor. Sin embargo, necesitaría un diseño muy pobre para hacer que estas pérdidas se acerquen a las pérdidas que ya tiene en CC, como las pérdidas por resistencia en los devanados, por lo que la diferencia entre PWM y la eficiencia de la unidad de CC no es mucha.
Hay algunas cosas que debes tener en cuenta cuando usas PWM.
Primero, el voltaje PWM que verá su motor tendrá armónicos de alta frecuencia. Estos armónicos introducirán pérdidas en su motor que no estarían allí si estuviera usando voltaje de CC. Lo que esto significa es que su motor se calentará con PWM vs. DC (todas las demás cosas son iguales). Cómo esto afecta la vida de su motor depende de muchas cosas. Hay una regla general muy cruda en el mundo del motor que dice que por cada aumento de 10 ° C en la temperatura de la bobina del motor, reduce la vida útil del aislamiento del motor a la mitad. Tendría que hacer una prueba de clasificación en el motor con la unidad PWM que está utilizando para reducir la potencia del motor o para decirle cuánto más caliente se obtendría al usar PWM en la placa de características. Sin embargo, la mayoría de las personas están realmente equipadas para hacer esta prueba.
En segundo lugar, suponiendo que esté hablando de bajos voltajes como su ejemplo (5V-20V), el aumento de voltaje en sí mismo probablemente no tendrá mucho efecto en la vida útil del aislamiento. Obviamente, depende del motor, pero generalmente el aislamiento en los motores puede soportar voltajes de al menos 1000 V durante cortos períodos de tiempo. Debido a los picos de voltaje debidos a la PWM, esto significa que realmente no tiene que preocuparse por la reducción de la vida útil del aislamiento hasta que esté hablando de motores con una clasificación de ~ 400 V-600 V o superior. Los voltajes más altos con PWM podrían tener un efecto en la vida útil del cepillo, pero es realmente difícil de decir sin pruebas.