Hallo,
wie der Titel schon sagt, suche ich eine gute PWM-Frequenz für einen
DC-Motor. (Vorab, es ist ein altes Teil, also kein Datenblatt etc., und
an der Konfiguration soll auch nichts geändert werden.) Der Motor soll
unter Last arbeiten und per PWM geregelt werden. Es handelt sich um eine
fremderregte Maschine. Der Anker zieht maximal seine 100 A, das
Erregerfeld nur ca. 5 A (mit hoher Induktivität, gibt schönen Lichtbogen
beim Trennen der Leitung).
Ich weiß, dass das schwierig abzuschätzen ist, aber gibt es evtl.
Erfahrungswerte, welche PWM-Frequenz geeignet sein könnte?
Grund der Überlegung ist, dass das ganze von einer Siemens LOGO
gesteuert werden soll. Es gibt ja fertige PWM-Bausätze, die von der LOGO
mit analogem Ausgangsmodul mit 0..10 V angesteuert werden können und
eine wählbare Frequenz haben. Der Platz für die LOGO ist aber begrenzt,
daher entstand die Überlegung, die LOGO selbst das PWM-Signal erzeugen
zu lassen (natürlich eine mit Transistorausgang), aber hier sind maximal
100 Hz möglich. Würde das schon ausreichen?
Lieben Dank und Grüße
Manu
P.S.: Egal ob Bausatz oder LOGO, in jedem Fall folgt natürlich dahinter
ein MOSFET-Treiber und Leistungs-MOSFETs.
ManuM schrieb:> gibt es evtl. Erfahrungswerte, welche PWM-Frequenz geeignet sein könnte
Allstrommotore arbeiten mit 100Hz, hat sich noch nie jemand beschwert.
Niedrige Frequenz bewirkt niedrigen Kohlenverschleiss und hohes
Drehmoment bei Langsamfahrt, aber höhere Verlustleistung beim
Langsambetrieb (jedoch nie höher als bei Vollgas).
Hohe Frequenz (so, dass die Induktivität den Stromripple klein hält)
ergibt dieselbe Verlustleistung im Langsambetrieb wie an niedrigerer
Gleichspannung, aber hohen Kohlenverschleiss und geringeres Drehmoment.
MaWin schrieb:> Hohe Frequenz (so, dass die Induktivität den Stromripple klein hält)> ergibt dieselbe Verlustleistung im Langsambetrieb wie an niedrigerer> Gleichspannung, aber hohen Kohlenverschleiss und geringeres Drehmoment.
Könntest du das mit dem niedrigeren Drehmoment bitte erklären? Explizit
für einen DC motor.
Danke
Maddin L. schrieb:> Ich würde da die Leistungselektronik möglichst> komplett als modul kaufen und nur die Ansteuerung mittels Analogwert von> der Logo machen?
Genau das war doch ein Plan des TE.
Nick M. schrieb:> Könntest du das mit dem niedrigeren Drehmoment bitte erklären
Drehmoment = Strom.
Bei langsamer PWM geht die Spannung jeweils auf Vollgas, der Strom kann
also auch bis zum Anlaufstrom (Spannung/Innenwiderstand) hochgehen,
volles Drehmoment.
Bei schneller PWM springt die Spannung so schnell, dass ihr der Strom
nicht folgen kann, sondern gebremst durch die Induktivität maximal so
hoch werden kann wie die mittlere Spannung. Bei 10% PWM also nur 10%
Nennspannung steht also nur 10% Strom zum Anlauf zur Verfügung also nur
10% des Drehmoments.
Hi,
@hinz:
Wenn er aber ein fertiges Modul (wie ich vorgeschlagen habe) nimmt,
braucht er die PWM nicht über die Logo zu machen sodern stellt nur noch
den Analogwert ein. Das könnte funktionieren oder?
Das Modul wird wahrscheinlich schon die richtige PWM-Frequenz im kHz
Bereich fahren für diese LAst.
Grüße!
tet-guru
Solche Motore wurden oft mit Thyristorbrücken, oft sogar in
B2H-Schaltung befeuert.
Die 100Hz sind kein Problem, solange das Knurren nicht stört.
Spannender ist eher, den Leistungstransistor zu schützen (z.B
Kurzschluß, Überspannung, Temperatur).
Jörg
@all: Danke für die Antworten!
Niedrige Frequenzen stören in diesem Aufbau subjektiv tatsächlich
weniger als das Pfeifen bei hohen Frequenzen.
Maddin L. schrieb:> Ich würde da die Leistungselektronik möglichst> komplett als modul kaufen und nur die Ansteuerung mittels Analogwert von> der Logo machen?
Das war der ursprüngliche Plan, aber wie ich schrieb, reicht der
Einbauplatz für die LOGO leider nicht für ein zusätzliches Analogmodul
aus. Alternativ müsste ich das LOGO-PWM-Signal per IC oder Tiefpass in
eine Spannung umwandeln, die dann von einem nachgeschalteten Modul
wieder in eine PWM mit höherer Frequenz umgesetzt wird. Aber das hin und
her kann ich mir ja sparen, wenn die 100 Hz technisch keinen größeren
Nachteil darstellen.
Jörg K. schrieb:> Spannender ist eher, den Leistungstransistor zu schützen (z.B> Kurzschluß, Überspannung, Temperatur).
Ist bislang so abgesichert:
- Kurzschluss: Shunt zur Stromüberwachung
- Überspannung: Schottky-Freilaufdiode (sonstige Überspannung dürfte
ausgeschlossen sein)
- Temperatur: Sensor an der LOGO
MaWin schrieb:> Bei schneller PWM springt die Spannung so schnell, dass ihr der Strom> nicht folgen kann,
Ah OK, verstanden. Ich hatte einen Servomotor vor Augen der
geschwindigkeitsgeregelt ist. Der hat dann sogar (besser: kann haben)
eine zusätzliche Drossel vor dem Motor.
Nick M. schrieb:> Der hat dann sogar (besser: kann haben)> eine zusätzliche Drossel vor dem Motor.
Ist die denn wichtig? Ein Bekannter hat mir eine empfohlen, dazu große
Elkos, aber bei einem ganz kurzen Test hat die Schaltung nur eine Menge
Lärm gemacht und der Motor schien wenig Kraft zu haben.
ManuM schrieb:> Ein Bekannter hat mir eine empfohlen, dazu große> Elkos
Never - Kondensatoren baust du nur ein, wenn du massive EMI Probleme
erzeugst und selbst dann niemals Elkos. Am besten vermeidet man sie
ganz, denn sie belasten nur unnötig die Endstufe und sterben dabei den
Heldentod.
MaWin schrieb:
> Hohe Frequenz (so, dass die Induktivität den Stromripple> klein hält) ergibt dieselbe Verlustleistung im Langsambetrieb> wie an niedrigerer Gleichspannung, aber hohen Kohlenverschleiss> und geringeres Drehmoment.
Das Drehmoment wird vom (arithmetischen) Mittelwert des Stroms
bestimmt.
Jörg K. schrieb:
> Solche Motore wurden oft mit Thyristorbrücken, oft sogar in> B2H-Schaltung befeuert.> Die 100Hz sind kein Problem, solange das Knurren nicht stört.
Je grösser die Stromschwankung (Ripple) des Ankerstroms, desto
grösser wird dessen Effektivwert bei gleichem Drehmoment.
Damit wird der Anker bei niedriger Taktfrequenz wärmer.
ManuM schrieb:> Ist die denn wichtig?
Ja. Die Drossel begrenzt den Strom der durch die Endstufe geht (und
dabei zerstört). Je niedriger die Schaltfrequenz, um so höher muss die
Induktivität sein (oder um so mehr muss die Endstufe Strom liefern
können).
Diese 100 Hz stammen aus der Thyristor-Technik. Nicht mehr ganz so
zeitgemäss.
Und die 100 Hz sieht man dann auch am bewegten Teil (CNC-Maschine). Und
das will man auch nicht. Man will also in bestimmten Anwendungen einen
möglichst glatten Spannungsverlauf. Wo anders mag das egal sein.
Das Losbrechen kann irrelevant sein, dafür gibt es PID Regler.
Ernst gemeinte Frage: Warum muss ich bei einer fremderegten Maschine den
Ankerstrom PWMen? Reicht es hier nicht den Erregerstrom zu regeln, und
der Ankerstrom stellt sich entsprechend ein?
Andere Frage an MaWin: Warum ist bei hoher pwm Frequenz der
Bürstenverschleiß höher als bei niedriger?
Sebastian D. schrieb:> Warum ist bei hoher pwm Frequenz der> Bürstenverschleiß höher als bei niedriger?
Ist nur eines der vielen Märchen, die der Thread zu bieten hat.
ManuM schrieb:> Der Platz für die LOGO ist aber begrenzt,> daher entstand die Überlegung, die LOGO selbst das PWM-Signal erzeugen> zu lassen (natürlich eine mit Transistorausgang), aber hier sind maximal> 100 Hz möglich.
Ist das neu oder ein Irrtum?
Bislang war 10 Hz die maximale Frequenz, auch der Transistorausgänge.
Und der PWM-Baustein ließ sich auch nicht entsprechend schnell
parametrieren.
OK, meine erste Frage hat sich geklärt, mir war nicht bewusst, dass ein
fremderegter Motor bei schwächerem Erregerfeld schneller läuft. Ich
hatte da noch das Bild der Lichtmaschine im Kopf, die über den
Erregerstrom geregelt wird.
Habs mir mal in Ruhe zu Gemüte geführt, so wie ich das Verstehe hieße
das aber auch, dass zur optimalen Ansteuerung Ankerspannung und
Erregerstrom regelbar sein sollten?
Sebastian D. schrieb:> Habs mir mal in Ruhe zu Gemüte geführt, so wie ich das Verstehe hieße> das aber auch, dass zur optimalen Ansteuerung Ankerspannung und> Erregerstrom regelbar sein sollten?
In den E-Autos der ersten Generation (Kewet, City-EL, etc.) wurden die
dicken Bürstenmotoren bei hohen Drehzahlen feldgeschwächt, also ein
wenig abgeregelt. Man hat sich davon weniger Bürstenfeuer und auch etwas
weniger Lärm versprochen.
