Betreiben Sie den Aktuator mit höherer Spannung und mit niedrigeren Arbeitszyklen

Ich habe einen Aktuator, der für eine Eingangsspannung von 12 VDC (0-15) mit einem maximal zulässigen Arbeitszyklus von 20 % ausgelegt ist. Die bereits vorhandenen Spannungspegel in meinem System sind 5 V und 22 V, und da ich Gewichtsbeschränkungen habe, würde ich lieber keinen weiteren Abwärtswandler hinzufügen.

Was wären die Auswirkungen eines Betriebs mit einer höheren Spannung (22 Volt) und einem niedrigeren Arbeitszyklus, sagen wir 11 %, was zu der gleichen durchschnittlichen Spannung und dem gleichen Strom führen würde? Meine PWM-Frequenz beträgt etwa 20 kHz und der Motor ist ein einfacher Gleichstrommotor mit Bürsten.

Genauer gesagt, würde ich damit durchkommen, ohne meinen Motor zu beschädigen und seine Lebensdauer stark zu verkürzen?

Es gibt Möglichkeiten, dies zu tun, ja. Aber zuerst müssen Sie die Last charakterisieren (den Typ des Motors/Aktuators erklären) - wenn es induktiv ist, sollten Sie dies berücksichtigen - und es kann tatsächlich eine gute Sache sein, da es die Stromregelung vereinfachen kann .
Geben Sie L und DCR des Aktuators an oder verbinden Sie das Datenblatt
WELCHE Versorgungsquelle hat den besten Lastregelungsfehler für den erforderlichen Spitzenleistungspegel?

Antworten (2)

Wenn die Einschaltdauer von 20 % auf der Verlustleistung basiert, müssen Sie verstehen, dass die Leistung proportional zum Quadrat der Spannung ist. Wenn Sie die Spannung um den Faktor 1,8 erhöhen möchten, müssen Sie die Einschaltdauer um den Faktor 3,36 senken – auf nicht mehr als 6 %.

Bei einer ohmschen Last ist die Leistung nur proportional zum Quadrat der angelegten Spannung. Für einen im Wesentlichen induktiven muss möglicherweise die Stromanstiegszeit berücksichtigt werden.
@ChrisStratton: Ein Motor ist "im Wesentlichen" resistiv.
Hängt vom Typ ab ... für etwas elektronisch kommutiertes wie einen Schrittmotor (oder im degenerierten Fall Solenoid) ist die Induktivität eng mit dem Arbeitszyklus gekoppelt.
Und ich bin nicht davon überzeugt, dass selbst ein gebürsteter Gleichstrommotor bei der erwähnten 20-kHz -PWM-Rate resistiv aussieht.
@ChrisStratton: Die Einschaltdauergrenze des Motors hat nichts mit der Einschaltdauer der PWM zu tun. Wenn PWM verwendet wird, um die Effektivspannung zum Motor zu reduzieren, sollte sie auf 12/22 = 55 % eingestellt werden. Aber Sie könnten es immer noch nur 20% der Zeit mit voller Leistung betreiben.
Der Punkt ist, dass bei einer PWM-Rate, bei der die induktive Reaktanz nicht trivial ist (diese liegt weit über der Bürstenkommutierungsrate), ein Teil jeder Einschaltzeit für den Aufbau von Strom aufgewendet wird, sodass die gelieferte Leistung nicht mehr in linearer Beziehung zu steht Einschaltdauer, aber eher weniger als eine lineare Beziehung vorhersagen würde.

Sie würden Ihren Aktuator über die vom Hersteller angegebene maximale Spannung hinaus betreiben, so dass Sie den Aktuator möglicherweise beschädigen könnten. Der Schaden kann sofort oder erst nach längerer Betriebszeit auftreten.

Ohne weitere Informationen können wir nicht wissen, warum der Hersteller sagte, dass 15 V die maximale Spannung sind. Wenn das einzige wirkliche Problem die durchschnittliche Leistung ist , können Sie PWM und ein niedriges Tastverhältnis verwenden. Aber wir wissen nicht, ob die durchschnittliche Leistung der wahre limitierende Faktor ist. Möglicherweise gibt es eine Komponente im Aktuator, die ausfällt, wenn 22 V für eine Millisekunde angelegt werden. Einige Leute werden gerne raten oder eine Meinung äußern, aber die Wahrheit ist, dass wir es nicht wissen können .

Fragen Sie sich, wie weit Sie bereit sind, mit dieser Argumentation zu gehen. Glauben Sie, Sie könnten 100 V bei einem sehr niedrigen Arbeitszyklus verwenden? 1000 V? Woher wissen Sie, wo die Grenze zwischen zuverlässigem und unzuverlässigem Betrieb zu ziehen ist?

Eine weniger ernsthafte Antwort auf Ihre Frage wäre 3072 V, da ich einen 8-Bit-Timer auf meinem Mikrocontroller für die PWM verwenden möchte und 3072/256 12 ist. Eine ernsthaftere Antwort wäre, dass ich mich als Bastler fernhalte von Spannungen über 60 Volt, aber ja, ich verstehe Ihren Standpunkt. Ohne Kenntnis von L, C oder R meines Motors kann ich nicht wissen, wie viel er wirklich von den 22 V "sieht", und ohne internes Wissen kann ich nicht wissen, welche Komponenten für höhere Spannungen empfindlich sind. Aber ich weiß, dass sowohl L als auch C nicht gleich Null sind, also werde ich es versuchen und vielleicht bald einen anderen Motor kaufen müssen.
Betreiben Sie den Aktuator mit höherer Spannung und mit niedrigeren Arbeitszyklen
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 1v