Verständnisfrage zu PWM & Frequenz am DC-Motor

Wie schaut deine Hardware aus?

PWM ist eine Rechteckspannung. Was Du da als ruhige und unruhige 
Spannungslage siehst, ist einfach nur das, was dein dafür ungeeignetes 
Multimeter daraus machst. Je niedriger die PWM-Frequenz ist, umso 
weniger schlecht kann dein DMM dem Rechteck folgen. Folglich zeigt es 
dir mit abnehmender Frequenz die eckige Wahrheit in zunehmendem Maße.

Was das Anlaufverhalten betrifft:

Das solch kleine Lüfter in der Regel bürstenlose, und somit elektrisch 
kommutierte, Motoren sind wurde ja schon gesagt. Inwiefern die sich 
anders verhalten ist auf dieser Detailebene bücherfüllend.

Allgemein kann man aber zum Anlaufverhalten folgendes sagen. Die 
Spannung besimmt über die Stromanstiegsgeschwindigkeit. Lassen wir die 
kommutierung vorerst außer Acht, so haben wir es bei PWM mit einem 
dreieckigen Stromverlauf zu tun. Je höher die Frequenz ist, umso weniger 
Zeit ist fpür den An- und Abstieg. Folglich liegen im Diagramm die 
Spitzen und Täler beim Strom, also Minima und Maxima dichter 
beieinander, nicht nur zeitlich gesehen, also waagerecht, sondern auch 
senkrecht (Stromstärke).

Nun ist das Drehmoment proportional zum Strom und ein Motor braucht zum 
Anlaufen in jenem Augenblick ein erhöhtes Drehmoment um die Haftreibung 
zu überwinden (Losbrechmoment), danach ist intern nur noch die 
Gleitreibung zu überwinden. Ein Motor kann also mit einem niedrigeren 
Strom weiterlaufen als er zum Anlaufen benötigt. Er bedarf nur eines 
kleinen Stubses zu Beginn. Die höheren und breiteren Stromspitzen, 
welche bei niedrigerer PWM-Frequenz auftreten, liefern diesen Impuls.

Ist die Frequenz allerdings sehr niedrig, so hat man dann wieder andere 
Nachteile. Der größere Ripple erzeugt nicht nur im Kupfer höhere 
Verluste und irgendwann hört man auch das Impulsartige Beschleunigen was 
auch eine Mechanische belastung ist und zu einem unruhigen Lauf führen 
kann wenn die Impulse im Verhältnis zur mittleren Kraft und Schwungmasse 
stärker werden.

Man kann das ganze fast beliebig weit vertiefen, aber für diese Frage 
reicht es es hoffentlich.

<<< schrieb:
> Dein Lüfter hat eine eigene
> Steuer- bzw. Regelelektronik an Bord. Die läuft an sobald die
> Kondensatoren des Schaltreglers / Spannungsreglers der Lüftersteuerung
> geladen sind und über einen gewissen Schwellwert kommen. Das einzige was
> du mit deiner PWM machst ist, dass du der Lüfterregelung immer wieder
> Strom wegnimmst und dann wieder gibtst.


Das ist ein klein wenig übertrieben. Die Aussage bezüglich einer PWM vor 
einem "echten" Regler ist zwar völlig richtig, aber diese Lüftermotoren 
haben keinen solch komplexen Regler.

Richig ist:

Ja, diese kleinen Lüfter-Viecher sind oft bürstenlos und haben eine 
kleine Platine welche die Kommutierung übernimmt. Auch diese verträgt 
sich nicht sonderlich gut mit PWM, weil ohne Spannung nicht sauber 
umgeschaltet und durchgeleitet werden kann. Aber die Schwungmasse und 
die Generatorspannung etc. machen es oftmals doch möglich, so daß es 
dann doch irgendwie läuft, wenn auch nicht immer schön, dafür aber 
suboptimal. :D

Die Sache mit den Stromspitzen, die Breite des Spikes ist auch von 
Bedeutung, und dem Anlaufmoment sind allgemeingültig. Ganz feine 
Nadelimpulse enthalten aber beispielsweise kaum Energie. Solche 
Störimpulse werden von der Mechanik also fast völlig ignoriert.

Es gibt ausgewachsene Motortreiber für bürstenlose Motoren mit PWM. 
Hierbei ist aber beides aufeinander abgestimmt und arbeitet zusammen.

Bei den kleinen Lüftern, wie sie oftmals als Kühllösung für Elektronik 
verwendet werden, handelt es sich nicht um einen Ausgewachsenen 
Schaltregler. Da sind für gewöhnlich keine Kondensatoren drin. So etwas 
habe ich bei den Dingern noch nie gesehen. Folglich müssen diese nicht 
vorhandenen Kondensatoren auch nicht auf einen bestimmten Wert 
aufgeladen werden. Da sind nur ein paar Hall-Sensoren mit Transistoren 
zum Umschalten.

Es bedarf zwar einer gewissen Spannung damit die Elektronik schalten 
kann. Diese ist aber beinahe sofort mit dr Recheckspannung da, da keine 
Kondenatoren geladen werden müssen und nur Parasitäre Kapazitäten zu 
laden sind. Nur die Schaltflanken können in der Gegend 
herumklingeln/Stören und in der OFF-Zeit können die Schalttransistoren 
Unfug machen da sie nicht korrekt angesteuert werden.

Wie gesagt, oftmals funktioniert es trotzdem irgendwie und dabei kann 
man dann auch solche Phänomene wie jenes bezüglich des Losbrechmomentes 
beobachten.

@lolo

Deine Interpretation ist völlig korrekt.