15 % Abfall der Motordrehzahl bei Verwendung des PWM-Controllers

ich bin neu im Forum und absoluter Laie in Sachen Elektrotechnik.

Ich habe einen 120W, 24V DC Getriebemotor. Läuft mit ~200 U/min ohne Last, direkt an eine 24-V-Stromversorgung angeschlossen.

Wenn ich es jedoch an einen PWM-Controller anschließe, liegt die maximale Drehzahl bei ~ 170. Der PWM-Controller hat einen Eingangsbereich von 6V-90V DC, ausgelegt für 15A, PWM-Frequenz von 15 kHz, Tastverhältnis soll von 0-100% einstellbar sein, verwendet ein 10k-Potentiometer.

Nachdem ich ein wenig recherchiert hatte, dachte ich, dass ich vielleicht eine IR-Kompensation brauche. Aber es scheint, dass die IR-Kompensation eher dazu dient, die Drehzahl mit und ohne Last stabil zu halten. Mein Drop passiert in beiden Fällen ohne Last. Gibt es also einen Leistungsverlust im Zusammenhang mit der Verwendung eines PWM-Controllers?

Nach dem, was ich gelesen habe, sollte PWM ziemlich nahe an der vollen Leistung liegen. Und da mein Controller von 0-100 % Einschaltdauer einstellbar ist, wäre 100 % Einschaltdauer volle Leistung oder die gesamten 24 V, richtig? Jeder Einblick, warum der Motor nicht sein volles Potenzial ausschöpft, wäre sehr willkommen.

Update: Mit einem Fluke-Messgerät habe ich die folgenden Messwerte gemessen, wie in dieser Antwort unten angefordert :

Wenn das Messgerät auf AC eingestellt ist, messen Sie über den Motor und variieren Sie den Pot. Der Messwert hüpfte viel herum, als ich den Topf bewegte. Nachdem sich die Dinge beruhigt hatten, bekam ich 0 bei Minimum, 0 bei Maximum und 2 bei Mitte.

Wenn das Messgerät auf DC eingestellt ist. DC-Eingang = 24,5. Motorspannung = 21,2. +DC-Eingang zum Motor+ = 0,6, -DC-Eingang zum Motor- = 2,7.

Haben Sie sich den Ausgang des PWM-Controllers angesehen, um zu sehen, wie die Wellenform bei 100 % aussieht?
Dies ist natürlich ohne Implementierungsdetails des Controllers völlig unbeantwortbar . Als solches handelt es sich eher um eine nicht zum Thema gehörende Verwendungsfrage als um eine Frage des technischen Designs .
Was ist Ihre Stromversorgung für den PWM-Controller? Gleiche 24 V? Probieren Sie 28-30 V zum PWM-Controller aus.
Die Schaltelemente in der Steuerung lassen natürlich etwas Spannung fallen. Vielleicht ist das alles, was vor sich geht. Schwer zu sagen. Sie können dem Ausgang des Controllers einen RC-Filter hinzufügen und diesen verwenden, um die effektive Gleichspannung mit Ihrem Voltmeter zu messen. Natürlich wäre ein Oszilloskop besser, aber da Sie keins haben, werden wir uns behelfen.
Theoretisch hast du Recht. 100 % Einschaltdauer mit 24 V sollten das gleiche Ergebnis liefern wie eine direkte 24-V-Verbindung (ohne Controller). In Wirklichkeit nimmt der Controller jedoch etwas Strom auf, was zu einem Spannungsabfall und damit zu einer etwas geringeren Geschwindigkeit als bei einer direkten Verbindung führt. ABER Sie sehen einen Abfall von 30 U/min von 200 U/min, was 15 % ausmacht, was übertrieben erscheint.
"-DC-Eingang zum Motor- = 2,7." - Das ist nicht gut. Welche Spannung erhalten Sie, wenn Sie zwischen den Eingangs- und Ausgangsklemmen am Controller selbst messen?

Antworten (5)

Sie erwähnen, dass Sie kein Oszilloskop haben. Das ist in Ordnung - Sie können mit Ihrem DMM einige einfache Messungen durchführen.

Beginnen Sie damit, das DMM auf den Wechselspannungsbereich einzustellen. Schließen Sie zuerst die Leitungen an die 24-VDC-Versorgung an, die den PWM-Controller speist. Sie sollten einen sehr niedrigen Spannungswert sehen. Dies bestätigt, dass Ihr DMM über eine AC-Kopplung an seinem Eingang für AC-Spannungsmessungen verfügt.

Lachen Sie nicht - einige wirklich billige (schlimmer als billige!) Messgeräte haben KEINE AC-Kopplung für AC-Messungen!

Schließen Sie als Nächstes das DMM über den Motor an, das immer noch auf Wechselspannung eingestellt ist. Variiere den Topf. Sie sollten die Änderung der Wechselspannung sehen. Die Wechselspannung hat ein Minimum an den äußersten Enden des Topfes und ein Maximum nahe der Mitte des Topfes. Dieser Test bestätigt, dass Ihr DMM Spannung bei der PWM-Frequenz messen kann, die Ihr Controller verwendet.

Stellen Sie nun das Poti auf maximale Motordrehzahl ein und notieren Sie ggf. die Wechselspannung. Wiederholen Sie dies für die minimale Pot-Einstellung und die mittlere Pot-Einstellung. Sie sollten drei AC-Spannungswerte haben.

Stellen Sie nun das DMM so ein, dass es Gleichspannung misst. Stellen Sie das Poti auf maximale Drehzahl ein und messen Sie die vier möglichen Spannungen: DC-Eingang, Motorspannung, Spannung von (+DC-Eingang) bis (Motor +), Spannung von (-DC-Eingang) bis (Motor -). Modifizieren Sie Ihre Frage mit den Ergebnissen dieser sieben Spannungsmessungen (drei AC, vier DC) und wir helfen Ihnen bei der Interpretation dieser Messwerte.

[Bearbeiten als Antwort auf Informationen, die der ursprünglichen Frage hinzugefügt wurden]

Ich werde vorschlagen, dass Sie einen besseren PWM-Geschwindigkeitsregler benötigen. Ich stütze diesen Vorschlag auf folgendes:

1) Der 0,6-VDC-Abfall von (DC+) zu (Motor+) deutet entweder auf einen hohen PCB-Leiterbahnwiderstand oder eine Reihen-Schottky-Diode mit hohem PCB-Leiterbahnwiderstand hin.

Obwohl diese Spannung viel höher ist, als ich gerne sehen möchte, ist dies nur ein Hinweis auf Probleme.

2) Der 2,7-VDC-Abfall von (DC-) zu (Motor-) ist viel besorgniserregender. Wir haben keine Ahnung von den Interna Ihres Controllers, aber ich sehe (wahrscheinlich) viel PCB-Spurwiderstand und einen MOSFET, der nicht annähernd kräftig genug ist: Der RDSon-Widerstand ist viel zu hoch.

Mein Vorschlag ist, Ihre Verluste jetzt zu reduzieren und entweder einen viel kräftigeren DC-PWM-Controller zu bauen oder zu kaufen.

[Bearbeiten 2]

Diese Seite ist nicht der Ort, um nach Produktempfehlungen zu fragen. Der Grund dafür ist, dass Informationen oft schnell veraltet sind, während diese Website bestrebt ist, zeitlose Informationen zu sammeln.

Das heißt: Ich schlage vor, dass Sie zu eBay oder einer anderen Versorgungsseite gehen und die folgende Zeichenfolge in ihre Suchmaschine eingeben: "DC-Motordrehzahlregelung". eBay hat viele Angebote, aber das, für das ich mich entscheiden würde, ist gut für 10-50 V bei 40 Ampere.

Die von mir angebotene Suchzeichenfolge sollte den Anforderungen dieser Website nach Informationen entsprechen, die zeitlos sind und nicht verfallen.

Ich habe die Messwerte genommen, um die Sie gebeten haben. Hoffentlich habe ich es richtig gemacht. Ich habe meine Frage so geändert, dass sie die Ergebnisse enthält.

Wenn es sich um eine H-Brücke (bidirektional) handelt, verliert man den doppelten Spannungsabfall an den Halbleiterschaltern, der leicht bei etwa 2 V liegen kann, sehr stark abhängig von Laststrom und Temperatur. Das ist bereits eine Reduzierung von Uout und damit der Drehzahl um fast 10 %.

Ich bin mir ziemlich sicher, dass es nicht bidirektional ist. Es sei denn natürlich, ich vertausche manuell die Pole am Motor.

Möglicherweise haben Sie ein altes oder schlecht gemachtes Potentiometer, das über den Bereich nicht richtig variiert. Sie können dies ausschließen, wenn Sie überprüfen, ob der mittlere Anschluss des Potentiometers beim Drehen des Knopfes von der Spannung der einen Seite bis zur Spannung der anderen Seite reicht.

Hätte ich nicht gedacht, werde ich mir mal anschauen. Danke schön.

Wenn der Eingang zum Controller 6 V bis 90 V DC beträgt und der maximale Ausgang 24 V DC beträgt, muss der Controller über eine Boost-Buck-Umwandlungsfunktion verfügen. Dies kann der maximalen Ausgangsspannung eine Beschränkung auferlegen. Was bedeutet 100 % Einschaltdauer wirklich? Sie müssen bestimmen, was als maximale effektive Ausgangsspannung bei einer Eingangsspannung von 24 V DC angegeben wird. Das Produkt liefert entweder das, was angegeben ist, oder nicht. Wenn nicht, ist es kein gutes Produkt.

Wenn das Produkt keine Spannungserhöhungsfunktion hat, würde die maximale Ausgangsspannung durch Spannungsabfälle in der PWM-Schaltung und auch durch die maximale Impulsbreite begrenzt. Der Ausgang könnte auf "immer an" übergehen, aber das würde bedeuten, dass gerade weniger als die maximale Spannung eine Schrittänderung von immer an auf die Spannung bei der minimalen "Auszeit" zwischen Impulsen wäre. Dadurch wird die maximale Ausgangsspannung auf die Eingangsspannung abzüglich interner Spannungsabfälle abzüglich des Spannungsverlustes durch die minimale „Aus“-Zeit begrenzt. Welche Auswirkung diese Faktoren auf die maximale Ausgangsspannung haben, sollte aus der Produktspezifikation hervorgehen.

Ich verstehe, was du sagst. Ich habe es so verstanden, dass Ausgangsspannung = Eingangsspannung ist. Es ist ein reiner DC-Controller. Ich habe nie gesagt, dass die maximale Leistung 24 V DC beträgt. Ich habe nur angegeben, was die akzeptable Eingangsspannung war. Es ist jedoch sehr wahrscheinlich, dass es sich um ein schlecht verarbeitetes Produkt handelt.
Das Problem kann teilweise darin bestehen, dass das Produkt versucht, einen zu breiten Eingangsspannungsbereich abzudecken, teilweise keine sehr gute Leistungsspezifikation und möglicherweise nicht das beste Design bietet. Siehe Überarbeitung meiner Antwort.

Ist das ein bidirektionaler PWM-Controller? Wenn dies der Fall ist, verwenden die High-Side-Gate-Treiber möglicherweise Bootstrap-Kondensatoren (häufiger als nicht), die regelmäßig aufgeladen werden müssen, wodurch die Einschaltdauer von 100 % begrenzt wird. Sie können es mehr googeln, wenn Sie es weiter verstehen möchten.

15% scheinen ziemlich hoch zu sein. Es ist schwer zu sagen, was wirklich los ist, wenn Sie kein Oszilloskop an die Ausgänge des PWM-Controllers anschließen können.

Ich glaube nicht, dass es bidirektional ist. Die Steuerung hat 2 Eingänge für Spannung (+/-), 2 Ausgänge für Spannung zum Motor (+/-) und das externe Potentiometer. Kein Schalter für Vorwärts und Rückwärts. Und leider habe ich kein Oszilloskop.
15 % Abfall der Motordrehzahl bei Verwendung des PWM-Controllers
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