PWM สามารถทำให้มอเตอร์ DC เสียหายได้หรือไม่?

การปรับความกว้างของพัลส์ (PWM) เป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการควบคุมความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์กระแสตรงในแอปพลิเคชันต่างๆ ตั้งแต่หุ่นยนต์ไปจนถึงการอัตโนมัติในอุตสาหกรรม เมื่อดำเนินการอย่างถูกต้อง PWM จะไม่ทำให้มอเตอร์กระแสตรงเสียหายโดยธรรมชาติและในความเป็นจริงมีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีการควบคุมเชิงเส้นเนื่องจากการลดการสูญเสียพลังงานในวงจรขับเคลื่อน

หลักการพื้นฐานของ PWM เกี่ยวข้องกับการสลับแหล่งจ่ายไฟไปยังมอเตอร์อย่างรวดเร็วเปิดและปิดที่ความถี่คงที่ วงจรทำงาน—เปอร์เซ็นต์ของเวลาที่สัญญาณอยู่ในสถานะ "เปิด"—กำหนดแรงดันเฉลี่ยที่ส่งไปยังมอเตอร์ ซึ่งควบคุมความเร็วของมัน การกระทำการสลับนี้ช่วยให้สามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำโดยมีการสูญเสียพลังงานในรูปของความร้อนน้อยที่สุด

อย่างไรก็ตาม ปัจจัยหลายประการสามารถส่งผลต่อความเครียดของมอเตอร์หรือความเสียหายระยะยาวหากไม่ได้รับการจัดการอย่างรอบคอบ:

การทำงานที่ความถี่ต่ำเกินไป (โดยทั่วไปต่ำกว่า 1–2 kHz) อาจส่งผลให้เกิดการกระเพื่อมของกระแสที่สังเกตได้ ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียทองแดงที่เพิ่มขึ้น (การทำให้ร้อนด้วย I²R) และการกระตุกของแรงบิดทางกล สิ่งนี้อาจทำให้เกิดการสั่นสะเทือนที่มากเกินไป เสียงที่ได้ยิน และความร้อนสูงเกินไป ในทางกลับกัน การใช้ความถี่ที่สูงเกินไป (เช่น สูงกว่า 20–30 kHz) อาจเพิ่มการสูญเสียจากการสลับในอิเล็กทรอนิกส์ของตัวขับและทำให้เกิดการสูญเสียกระแสวนในแกนของมอเตอร์ โดยเฉพาะในมอเตอร์ที่มีแปรงที่มีส่วนประกอบเหล็กที่มีชั้นหรือแข็ง

มอเตอร์ DC เป็นโหลดเหนี่ยวนำ ในระยะปิดของรอบ PWM สนามแม่เหล็กที่ลดลงจะสร้าง EMF กลับ (แรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากการเคลื่อนที่) ซึ่งสามารถผลิตพีคแรงดันสูงได้ หากไม่มีไดโอดฟลายแบ็คหรือวงจรสแนบที่เหมาะสม การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้สามารถทำให้ฉนวนเสื่อมสภาพตามเวลาและอาจทำให้ขดลวดมอเตอร์หรือส่วนประกอบของไดรเวอร์เสียหายได้

ในขณะที่ PWM มีประสิทธิภาพ การกระจายความร้อนที่ไม่ดีอาจทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้รอบการทำงานที่สูงหรือภาระงานต่อเนื่อง ความร้อนที่มากเกินไปเร่งการเสื่อมสภาพของฉนวนและอาจทำให้การหล่อลื่นของตลับลูกปืนเสียหาย ซึ่งลดอายุการใช้งานของมอเตอร์

เวลาขึ้น/ลงที่รุนแรง, สัญญาณรบกวน, หรือรอบการทำงานที่ไม่สม่ำเสมอเนื่องจากตัวควบคุมคุณภาพต่ำสามารถทำให้เกิดความเครียดทางไฟฟ้าและพฤติกรรมของมอเตอร์ที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งส่งผลให้เกิดการสึกหรอในระยะเวลาอันสั้น.

สรุปได้ว่า PWM เองไม่ได้ทำให้มอเตอร์ DC เสียหายเมื่อใช้ภายในข้อกำหนดทางไฟฟ้าและความร้อนของมอเตอร์ เพื่อให้มั่นใจในความเชื่อถือได้ วิศวกรและนักออกแบบควร:

สำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการประสิทธิภาพที่แข็งแกร่งภายใต้การควบคุม PWM ให้พิจารณา2860 มอเตอร์ไร้แปรง, ออกแบบมาเพื่อประสิทธิภาพสูง ความทนทานต่อความร้อน และการทำงานที่ราบรื่น.