Conducir un motor de CC grande, ruidoso y de rueda libre (ventilador de refrigeración)

Fabricamos controladores de ventilador de CC para grandes máquinas de movimiento de tierras. Hay 8 o 10 ventiladores grandes (según la máquina) que funcionan con la fuente de alimentación nominal de 28 V CC.

La corriente de arranque es grande, más de 50 amperios por ventilador. Las personas que nos contrataron para construir sus controladores nos dijeron que cualquier controlador basado en retransmisión que intentaron construir tenía vidas muy cortas, generalmente terminando en una muerte violenta.

Construimos controladores que manejan los ventiladores en pares: dos ventiladores por salida de controlador. Un modelo tiene 4 canales de salida, el otro modelo que construimos tiene 5 canales de salida.

Utilizamos sensores FET de IRC - IRCZ44. Ni siquiera sé si esas piezas aún se fabrican, nuestros controladores tienen un diseño muy antiguo. Hoy en día, usaría FET mucho más robustos con sensores de corriente de efecto Hall de Allegro.

Nosotros siempre hacemos que los ventiladores salgan del todo a la velocidad deseada. La velocidad de PWM es relativamente alta a 25 KHz. A cada etapa de PWM le sigue un gran filtro LC destinado a evitar que los bordes de conmutación se irradien hacia las radios de comunicaciones de la máquina. Cada FET está protegido con un gran diodo Schottky.

La combinación de FET, diodo, inductor, capacitor de salida forma una etapa clásica de potencia de convertidor reductor.

Los inductores también ayudan a detectar condiciones de sobrecorriente: el tiempo de aumento de la corriente de cortocircuito se ralentiza lo suficiente para que el sistema pueda apagar los FET antes de que se destruyan. Los cortocircuitos del cableado son un problema común en la maquinaria y es importante proteger el controlador. Este es también uno de los beneficios de dividir el controlador en múltiples canales: si un canal se apaga, los canales restantes siguen funcionando.

Hemos aprendido mucho a lo largo de los años con este proyecto: esta maquinaria tiene niveles extremos de vibración en condiciones ambientales extremas. Las cajas del controlador han sido bastante confiables y las fallas más comunes son con los sensores de temperatura reales que se montan en el motor y la transmisión en la máquina. Los mecánicos que dan servicio a las máquinas nos dicen que es normal: están reemplazando los sensores de forma regular tanto para nuestros controladores como para los controladores de la máquina.

La principal conclusión de nuestra experiencia es que los controladores basados en FET son confiables, pero debes usar PWM para que los fanáticos giren.

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Me di cuenta de que no había respondido a tus inquietudes sobre la rueda libre y la velocidad excesiva de la rueda libre.

Debido a que este es un convertidor simple, el ventilador puede moverse libremente cuando hay suficiente flujo de aire para hacer que las cuchillas giren. El circuito no agrega ningún arrastre al ventilador cuando se supone que el ventilador está apagado.

El exceso de velocidad es controlado por los diodos de pinza Schottky en las etapas PWM. Si el ventilador comienza a girar demasiado rápido, el voltaje generado por el ventilador aumenta hasta el voltaje de la batería. Cuando la velocidad del ventilador hace que la salida generada exceda el voltaje de la batería más la caída del diodo Schottky, el ventilador comienza a suministrar energía al sistema eléctrico del vehículo. .

Esto controla la velocidad del ventilador: la velocidad aumentará hasta ese punto y luego el arrastre causado por la carga eléctrica del vehículo hará que el ventilador no exceda esa velocidad.

NOTA: no estoy intentando responder a toda la pregunta.

El pico de inicio no es un pico inductivo: se producirá cuando lo apague.

El pico de arranque es puramente resistivo: la fuente de 12 V dividida por la resistencia de CC del motor. Mida eso con precisión (varias veces, girando el ventilador entre cada uno, y seleccionando la más baja) y puede calcular la corriente de bloqueo, que también se extraerá momentáneamente, hasta que el ventilador comience a girar, de modo que el motor pueda acumularse en el EMF.

Si la corriente de funcionamiento normal es 15A, la corriente de bloqueo podría estar en la región de 100A. Conocer la corriente real lo ayudará a elegir los MOSFET adecuados o los relés de estado sólido para la solución que elija.