¿Cuál es una buena regla general para el ciclo de trabajo de diseño mínimo práctico para un controlador de motor de CC PWM?

Estoy diseñando una unidad que produce una RPM de alrededor de ~350, con un par de salida de alrededor de ~10 mNm. Encontré un motor económico que proporciona este par (y más para el seguro), pero la velocidad a la tensión nominal es mucho más alta de lo que quiero. Calculé que un ciclo de trabajo del 30 % me daría el par de diseño y las RPM que quiero. Solo me preocupa que estaría haciendo funcionar el motor demasiado lento. Sé que el microcontrolador que envía la señal PWM tiene un límite en el ciclo de trabajo mínimo que puedo aplicar, pero me pregunto cuál es, en general, una buena regla general para los ciclos de trabajo mínimos prácticos aplicados a un motor (ya que si un motor se mueve demasiado lentamente, la fricción, el impulso, etc. pueden cambiar y es posible que no se comporte de la manera determinista esperada). Para resumir, ¿el 30% es demasiado bajo? ¿O debería estar más preocupado por la relación entre la velocidad nominal y la velocidad de diseño?

Por favor, publique un enlace a la hoja de datos del motor.
Como usted señala, ese motor tiene una capacidad nominal de ~ 10kRPM cargado y ~ 12kRPM descargado. He visto motores funcionar con éxito hasta ~20 % de la velocidad base, pero creo que tendrá problemas para ejecutarlos al 3 % de la velocidad base. Ya hay un engranaje helicoidal en el eje de salida... ¿por qué no utilizar una reducción de engranajes en su aplicación?
Espacio limitado. Sin embargo, mi diseño ha cambiado ahora, ya que en su lugar incorporé un motorreductor pequeño y barato.

Respuestas (1)

Permítanme presentar mi respuesta con un descargo de responsabilidad: toda mi experiencia con motores PWM es con control de velocidad de ventiladores de enfriamiento. Su aplicación sin duda será diferente, al menos un poco.

De la forma en que encuentro el ciclo de trabajo mínimo, busco el mínimo que permitirá que el motor comience a girar. Con ventiladores estándar para muffins, esto es alrededor del 40 %. Luego agrego un pequeño margen solo para estar seguro. Encuentro esto aplicando un ciclo de trabajo del 0% y aumentando lentamente hasta que el motor comienza a girar.

Esta potencia de arranque es mayor que la cantidad de potencia requerida para mantener el motor girando una vez que ya ha girado. Con los fanáticos, esto está en algún lugar en el rango del 20-30%. En otras palabras, si quisiera hacer girar un ventilador realmente lento, tendría que aplicar un 40 % para que se moviera y luego podría volver a bajar al 20-30 %.

Normalmente, solo para estar seguro, no voy por debajo de la potencia de arranque. Así puedo estar seguro de que el motor está girando, aunque limita la velocidad mínima que puedo hacer.

Sin embargo, hay problemas con esto. Muchas cosas pueden afectar los requisitos de energía de arranque. Temperatura, carga del motor, antigüedad, polvo, diferentes lotes de motores, etc. Tiene que tener todo esto en cuenta, e incorporar algún margen de potencia.

Alternativamente, debe monitorear su motor a través de un tacómetro o algo similar. Luego, haga que algún software de control del motor haga lo apropiado si el motor gira demasiado rápido o demasiado lento. Un buen software de control de motores tendrá en cuenta automáticamente la potencia de arranque y otras cosas.

Si no desea escribir un software de control de motores, no tiene más remedio que medir empíricamente cuál es el requisito de potencia de arranque para su sistema y luego agregar un poco más para el margen. Y espero que hayas agregado lo suficiente.

Considere también si el motor tiene un ventilador de enfriamiento integral o depende de su propio movimiento para enfriarse. Si hace funcionar el motor más de ~20 % por debajo de la velocidad nominal, es probable que se sobrecargue cuando funcione cerca del par nominal.
Originalmente estaba planeando ejecutarlo en mucho menos del 20% por debajo de la velocidad nominal. No estaba planeando tener un sistema de enfriamiento.
En mi experiencia, hacer funcionar un motor continuamente a una velocidad muy por debajo de la nominal es una mala idea. ¿Puede usar una reducción mecánica de algún tipo (polea, caja de cambios, etc.) para que el motor pueda funcionar más cerca de la velocidad nominal? Incluso puede utilizar un motor más pequeño (multiplicación de par).
@DeanB Mal, ¿cómo exactamente?
Refrigeración, principalmente. Imagine el peor de los casos de un motor que se utiliza en parada como actuador de par: nunca completa una revolución completa. No hay más flujo de aire que la convección, pero pérdidas I2C potencialmente completas en el estator, el rotor y el conmutador (suponiendo que DC del cepillo). Hay una razón por la que los motores de CA con clasificación de inversor que están hechos para funcionar a baja velocidad continuamente tienen ventiladores externos de velocidad máxima en lugar de depender de ventiladores de enfriamiento accionados por eje.
@DeanB Pero tenga en cuenta que estamos hablando de un motor pequeño, que probablemente no tenga un ventilador incorporado. Si hay un problema de refrigeración, no tiene nada que ver con la velocidad del motor, sino con la forma en que está montado y utilizado.
@David Kessner, Cierto (me perdí la "m" en mNm). Si bien las cosas pueden funcionar bien, he visto muchos motores pequeños que dependen de cierta cantidad de enfriamiento por aire forzado. Piense en un motor PM DC: todo el cobre está en el rotor. A muy baja velocidad, la única forma en que el calor sale del rotor es a través de los ejes. A mayor velocidad, hay viento interno en la carcasa (incluso si está sellada), que ayuda a mover el calor a la carcasa para que pueda eliminarse. No digo que no funcione, pero existe la posibilidad de que se sacrifiquen algunos motores en nombre de la experimentación.
Publiqué la hoja de datos, y creo que esto realmente no es tanto un problema de PWM como una cuestión de hacer funcionar el motor lentamente en general. En mi caso, quiero un par de salida del motor de 10 mNm, pero la velocidad nominal que figura en la hoja de datos es ~9000 RPM. Sin embargo, solo quiero 365 RPM. Me preguntaba si eso es demasiado bajo y, en general, si había una regla general sobre la cantidad de una fracción que se puede hacer funcionar un motor de manera segura, esperando resultados deterministas.
¿Cuál es una buena regla general para el ciclo de trabajo de diseño mínimo práctico para un controlador de motor de CC PWM?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v