Haga funcionar el actuador a un voltaje más alto y con ciclos de trabajo más bajos

Tengo un actuador que tiene una tensión de entrada de 12 V CC (0-15) con un ciclo de trabajo máximo permitido del 20 %. Los niveles de voltaje ya existentes en mi sistema son de 5 V y 22 V, y dado que tengo limitaciones de peso, preferiría no agregar otro convertidor reductor.

¿Cuáles serían las implicaciones de funcionar con un voltaje más alto (22 voltios) y un ciclo de trabajo más bajo, digamos 11 %, lo que da como resultado el mismo voltaje y corriente promedio ? Mi frecuencia PWM es de aproximadamente 20 kHz y el motor es un motor de CC con escobillas simple.

Más específicamente, ¿me saldría con la mía sin dañar mi motor y reducir severamente su vida útil?

Hay maneras de hacer esto, sí. Pero primero debe caracterizar la carga (explique el tipo de motor/actuador); si es inductivo, querrá tenerlo en cuenta, y en realidad puede ser algo bueno, ya que puede facilitar la regulación actual .
especificar L y DCR del actuador o hoja de datos de enlace
¿Qué fuente de suministro tiene el mejor error de regulación de carga para el nivel de sobretensión necesario?

Respuestas (2)

Si el límite del ciclo de trabajo del 20 % se basa en la disipación de energía, entonces debe comprender que la energía es proporcional al cuadrado del voltaje. Si desea aumentar el voltaje en un factor de 1,8, debe reducir el ciclo de trabajo en un factor de 3,36, a no más del 6 %.

La potencia es solo proporcional al cuadrado del voltaje aplicado para una carga resistiva. Para uno sustancialmente inductivo, puede ser necesario tener en cuenta el tiempo de subida actual.
@ChrisStratton: un motor es "sustancialmente" resistivo.
Depende del tipo ... para algo conmutado electrónicamente como un paso a paso (o en el caso de un solenoide degenerado), la inductancia está íntimamente acoplada al ciclo de trabajo.
Y no estoy convencido de que incluso un motor de CC con escobillas parezca resistivo a la velocidad PWM de 20 KHz mencionada .
@ChrisStratton: El límite del ciclo de trabajo del motor no tiene nada que ver con el ciclo de trabajo del PWM. Si se utiliza PWM para reducir el voltaje efectivo al motor, entonces debe establecerse en 12/22 = 55 %. Pero aún así solo podrá operarlo a plena potencia el 20% del tiempo.
El punto es que con una tasa de PWM donde la reactancia inductiva no es trivial (esto está muy por encima de la tasa de conmutación del cepillo) parte de cada tiempo de encendido se gasta acumulando corriente, por lo que la potencia entregada ya no está en relación lineal con la ciclo de trabajo, pero bastante menos de lo que predeciría una relación lineal.

Estaría operando su actuador más allá del voltaje máximo especificado por el fabricante, por lo que es posible que dañe el actuador. El daño puede ocurrir inmediatamente o solo después de un tiempo significativo de operación.

Sin más información no podemos saber por qué el fabricante dijo que 15 V es el voltaje máximo. Si la única preocupación real es la potencia promedio , entonces podría usar PWM y un ciclo de trabajo bajo. Pero no sabemos si la potencia promedio es el verdadero factor limitante. Puede haber algún componente en el actuador que falle si se aplican 22 V durante un milisegundo. Algunas personas estarán felices de adivinar o dar una opinión, pero la verdad es que no podemos saberlo .

Pregúntese hasta dónde está dispuesto a llegar con este argumento. ¿Cree que podría usar 100 V en un ciclo de trabajo muy bajo? 1000 voltios? ¿Cómo sabría dónde trazar la línea entre una operación confiable y no confiable?

Una respuesta menos seria a su pregunta sería 3072 V, ya que quiero usar un temporizador de 8 bits en mi microcontrolador para el PWM, y 3072/256 es 12. Una respuesta más seria sería que, como aficionado, me mantengo alejado. de voltajes superiores a 60 voltios, pero sí, entiendo tu punto. Sin conocimiento de L, C o R de mi motor, no puedo saber cuánto "ve" realmente de los 22 V y sin conocimiento interno, no puedo saber qué componentes son sensibles a voltajes más altos. Pero sé que tanto L como C no son iguales a cero, así que lo intentaré y tal vez necesite comprar otro motor pronto.
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