Oorsprong van PWM snelheidsregelaars
Vóór de ontwikkeling van vermogenselektronica werd snelheidsregeling van (borstel)gelijkstroommotoren opgelost met lineaire regelaars of serieweerstanden. Figuurlijk gesproken werd de spanning (en dus ook de stroom) verlaagd om de snelheid te veranderen.
Dit heeft echter een aantal nadelen, die vooral duidelijk worden bij accugebruik . Spanning en stroom worden omgezet in (ongebruikte) warmte-energie ("verbrand") bij de besturingseenheid (of de weerstand).
Het totale verbruik blijft erg hoog, terwijl het bruikbare vermogen minder wordt. Omdat het koppel afhankelijk is van de stroom, zakt dit ook in.
Hoe PWM snelheidsregelaars werken
Met de (verdere) ontwikkeling van vermogenselektronica is het probleem benaderd met een ander idee. Door de voedingsspanning (zeer) snel aan en uit te schakelen, wordt de spanning (en dus de stroom) "gepulst". Tijdens de "UIT"-tijd valt er geen vermogen weg bij de (elektronische) schakelaar. Dit betekent dat er (bijna) geen verliezen meer zijn bij de regelaar.
Tijdens de "AAN"-tijd wordt de VOLLEDIGE spanning op de motor gezet. Als gevolg hiervan is de stroom - en dus het koppel - overeenkomstig hoog. Helaas is een motor met zijn spoelen en ijzeren kern geen ideale ohmse verbruiker, daarom is deze bewering vanuit fysisch oogpunt niet helemaal correct.
De combinatie van spoelinductie en traagheid van de motor helpt echter om de snelheid af te vlakken, zodat de motor zich gedraagt als als hij zou werken met een continue gelijkspanning.
Dit brengt ons bij de nadelen van pulsbreedtemodulatie. Modulatie met een blokspanning leidt tot de emissie van meerdere radiofrequenties. Dit resulteert in EMC-interferentie, wat kan leiden tot verraderlijke fouten, vooral bij regelaars.
In het lage PWM-frequentiebereik (1-2kHz) treden onaangename fluittonen op bij de motor. Men zou nu eenvoudig de schakelfrequentie verder kunnen verhogen. De stroom heeft dan echter niet genoeg tijd om zijn maximale toestand in de spoel/winding te bereiken. De stroom schommelt dan tussen twee niet-stabiele toestandswaarden, wat leidt tot een stroomrimpel.
Een te grote stroomrimpel verhoogt de verwarming in het wikkelpakket, waardoor de motorprestaties afnemen en de levensduur van de motor wordt beïnvloed .
... nogal wat fysica voor een klein onderdeel.
Nu het goede nieuws: Voor motoren in deze vermogensklasse zijn deze nadelen heel acceptabel .
Laten we blij zijn met de eerder beschreven voordelen.
