Ohjaimen kytkentätaajuus: kompromissi lämmön, melun ja tarkkuuden välillä
Ohjain jakaa akun jännitteen pulssiksi, tuhansia kertoja sekunnissa, tuottaakseen moottorin virrat. Pulssien määrä sekunnissa kutsutaan kytkentätaajuudeksi tai PWM-taajuudeksi. Tämä asetus vaikuttaa ohjaimen, moottorin lämpenemiseen, melutasoon ja ohjauksen laatuun. Ei ole olemassa yhtä "oikeaa" arvoa, vaan jokaiselle ohjain-moottoriyhdistelmälle on löydettävä sopiva kompromissi.
Tärkeimmät asiat
- Mitä korkeampi taajuus on, sitä enemmän ohjaimen transistorit lämpenevät jokaisen kytkentäkerran yhteydessä.
- Mitä alhaisempi jännite, sitä enemmän moottorin virta värähtelee, mikä lämmittää moottoria ja voi aiheuttaa ääntä.
- Moottorit, joilla on alhainen induktanssi, vaativat korkeamman taajuuden.
- Taajuus määrittää myös ohjausjärjestelmän toiminnanopeuden: se rajoittaa virran kulkureitin nopeutta.
Mitä jakaminen tekee
Jokainen moottorin vaihe on vuorotellen kytketty akun positiiviseen ja negatiiviseen napaan. Jokaisen puolen kytkentäaika määrittää keskijännitteen. Kelat, induktanssinsa ansiosta, tasoittavat näitä pulsseja: virta nousee hieman yhden pulssin aikana ja laskee seuraavan aikana. Näin syntyy pieni, sahalaitainen vaihtelu halutun arvon ympärillä. Katso moottoriohjaimen sisäpuoli ja vektorimodulaatio.
Taajuuden nostaminen: hyödyt ja kustannukset
Mitä saavutetaan
- Vähemmän virran värähtelyä: Virta ei pääse heittelehtimään yhtä paljon kahden pulssin välillä. Tämä vähentää moottorissa aiheutuvia häviöitä, jotka johtuvat tästä värähtelystä.
- Vähemmän kuultavaa melua: Yli noin 20 000 värähtelyn sekunnissa, eli ihmiskorvan kuuloalueen yläpuolella, leikkausprosessin aiheuttama vinkuna ei enää ole kuultavissa.
- Tarkempi ohjaus: ohjain mittaa ja korjaa jokaisella syklillä; enemmän syklejä tarkoittaa virta-anturipiiriä, joka voi olla nopeampi.
Mitä maksamme
- Vähemmän kytkentähäviöitä: Jokainen kytkentä aiheuttaa transistorissa pienen energianhäviön. Kytkentätaajuuden kaksinkertaistaminen kaksinkertaistaa nämä häviöt. Suurilla virroilla tämä voi pakottaa alentamaan sallittua virtaa.
- Lisää laskentaa: mikrokontrollerin on suoritettava kaikki komennot jokaisessa syklissä.
- `Lisää sähkömagneettisia häiriöitä, joita on hallittava piirin suunnittelun avulla.`
Moottorin induktanssin rooli
Virran aaltoilu riippuu suoraan moottorin induktanssista: mitä pienempi induktanssi, sitä nopeammin virta vaihtelee jokaisen pulssin aikana. Erittäin tehokkaat ja kompaktit moottorit, joissa on alhainen induktanssi, vaativat korkeamman taajuuden, jotta aaltoilu pysyy kohtuullisena. Toisaalta, polkupyörän moottori, jossa on suurempi induktanssi, pärjää alhaisemmalla taajuudella.
Tämä on yksi syy, miksi ei kannata kytkeä mitä tahansa moottoria mihinkään ohjaimeen ilman tarkistusta: erittäin alhaisen induktanssin omaava moottori yhdistettynä matalan taajuuden ohjaimeen voi aiheuttaa merkittäviä virtojen piikkejä.
Yhteys moottorin nopeuteen
Jotta siniaalto voidaan toistaa tarkasti, tarvitaan riittävä määrä kytkentäsyklejä per kierros. Sähköinen taajuus kuitenkin kasvaa nopeuden ja napojen määrän mukana (katso oppaamme aiheesta Kv, Kt ja napat). Erittäin korkeilla nopeuksilla moottorissa, jossa on paljon napoja, liian alhainen kytkentätaajuus heikentää ohjausta.
Etsi kompromissi
Sähköajoneuvojen ohjaimissa taajuus on yleensä välillä kymmeniä tuhansista muutamiin kymmeniin tuhansiin sykleihin sekunnissa. Valinta tehdään ottaen huomioon seuraavat seikat:
- Ohjaimen suurvirtaisten transistorien lämpötila
- moottorin lämpötila vakiovauhdilla;
- melu, erityisesti alhaisilla nopeuksilla;
- Maksiminopeudella toiminnan laatu.
Huoltotyön vinkki.
Älä muuta kytkentätaajuutta ilman pätevää syytä ja mahdollisuutta mitata lämpötiloja. Ohjaimen tehdasasetukset on yleensä suunniteltu vastaamaan sen tehoasteen vaatimuksia.
Usein kysytyt kysymykset
Miksi moottorini pitää vinkuvaa ääntä alhaisilla nopeuksilla?
Vikaukset saavat kelojen värähtelemään hieman. Jos värähtelyn taajuus on kuultavalla alueella, sen voi kuulla, erityisesti alhaisilla nopeuksilla, kun muut äänet ovat vähäisiä. Korkeampi taajuus vähentää tätä vinkunaa, mutta se voi aiheuttaa hieman enemmän lämpöä ohjaimelle.
Onko korkeampi taajuus aina parempi?
Ei. Se vähentää aaltoilua ja kohinaa, mutta lisää ohjaimen häviöitä. Tietyllä rajalla ohjain lämpenee enemmän ilman, että moottorille on siitä merkittävää hyötyä.
Muuttaako kytkentätaajuus akun kestoa?
Pieni vaikutus: se siirtää häviöitä ohjaimen ja moottorin välillä. Oikein valittuna, sopivassa suhteessa ohjaimen ja moottorin välillä, se minimoi kokonais häviöt. Vaikutus on kuitenkin pieni verrattuna nopeuteen ja ajotyyliin.