Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Regulacja mocy silnika, PWM i zasilanie impulsowe vs reszta świata

30 Maj 2016 09:07 1191 11
  • Poziom 9  
    Zaciekawił mnie ostatnio temat PWM i chyba nawet w miarę rozumiem na czym to polega tak więc chcąc się upewnić chciałem zapytać czy zasilacz impulsowy dajmy na to taki który jest praktycznie zawsze stosowany w ładowarkach do telefonów w tych czasach działa na tej samej zasadzie z grubsza co sterowanie mocą silnika przy użyciu PWM? Bo wnioskując po wykresach przebiegów i ogólnej zasadzie działania PWM wychodzi na to, że to taki podłączanie i odłączanie zasilania łopatologicznie rzecz biorąc. Gdy źródłem jest bateria a odbiornikiem LED to PWM ogranicza się do samego częstego otwierania zaworu. Gdy źródłem jest gniazdko sieciowe a odbiornikiem LED to PWM musi także wykrywać polaryzację aby otwierać zawór w odpowiednim miejscu przebiegu albo po jednej stronie albo obu (czy to w ogóle jest możliwe?). Gdy źródłem jest gniazdko sieciowe odbiornikiem silnik to wtedy PWM nazywane jest już falownikiem? Z Baterii to także będzie falownik? Czy PWM to cud który z dowolnego przebiegu wygeneruje dowolny przebieg? Czy ładowarka impulsowa to takie uproszczone PWM? Czy moc silnika różni od mocy uzyskanej z PWM a mocy gdy zasilamy go raz z dwóch ogniw połączonych równolegle raz szeregowo? Bo chyba istnieje inny sposób sterowania mocą niż PWM (poprzez opornik pomijając straty ciepła?)?
  • Poziom 17  
    Zacznijmy może od wyjaśnienia skrótu PWM. Z angielskiego oznacza to modulację szerokości impulsów. Masz źródło napięcia stałego, które w czasie jest załączane większymi, lub mniejszymi porcjami, przez co energia przekazana do obciążenia zależy od proporcji załączenia do wyłączenia owego zasilania. Ten uproszczony wprawdzie opis działa dla obciążeń o charakterze rezystancyjnym i silników komutatorowych. Dla silników indukcyjnych jest trochę więcej zależności, np częstotliwość fali napięcia zmiennego po przetworzeniu PWM na sinusoidę itd...
  • Poziom 40  
    piotr_wik napisał:
    chciałem zapytać czy zasilacz impulsowy dajmy na to taki który jest praktycznie zawsze stosowany w ładowarkach do telefonów w tych czasach działa na tej samej zasadzie z grubsza co sterowanie mocą silnika przy użyciu PWM?

    Tak. W zasilaczach impulsowych stosuje się PWM.
    piotr_wik napisał:
    Bo wnioskując po wykresach przebiegów i ogólnej zasadzie działania PWM wychodzi na to, że to taki podłączanie i odłączanie zasilania łopatologicznie rzecz biorąc.

    "Łopatologicznie tak". Ideą PWM jest regulacja czasów załączenia i wyłączenia zasilania.
    piotr_wik napisał:
    Gdy źródłem jest gniazdko sieciowe a odbiornikiem LED to PWM musi także wykrywać polaryzację aby otwierać zawór w odpowiednim miejscu przebiegu albo po jednej stronie albo obu (czy to w ogóle jest możliwe?).

    No, to nie jest PWM raczej. To sterowanie fazowe. Odpowiednikiem PWM przy prądzie przemiennym jest sterowanie grupowe. Polega ono mniej więcej na tym, że "przepuszcza się określoną ilość okresów sinusoidy a określoną ilość okresów się blokuje". To tak łopatologicznie mówiąc.
    piotr_wik napisał:
    Gdy źródłem jest gniazdko sieciowe odbiornikiem silnik to wtedy PWM nazywane jest już falownikiem?

    Nie. Cel działania falownika jest zupełnie inny. Choć falowniki w swojej pracy wykorzystują PWM to na ich wyjściu uzyskuje się czystą sinusoidę.
    piotr_wik napisał:
    Z Baterii to także będzie falownik?

    Generalnie falownik to urządzenie, które z prądu stałego wytwarza przebieg sinusoidalny. Choć modulator PWM a falownik to zupełnie co innego.
    piotr_wik napisał:
    Czy PWM to cud który z dowolnego przebiegu wygeneruje dowolny przebieg?

    Nie.
    piotr_wik napisał:
    Czy ładowarka impulsowa to takie uproszczone PWM?

    W jakim sensie "uproszczone"? Po prostu: reguluje się szerokość trwania impulsu a więc w konsekwencji średnią moc dostarczoną do odbiornika.
    piotr_wik napisał:
    Czy moc silnika różni od mocy uzyskanej z PWM a mocy gdy zasilamy go raz z dwóch ogniw połączonych równolegle raz szeregowo?

    Nie, nie różni się. Konsekwencją PWM jest zmiana wartości średniej napięcia wyjściowego. A to to samo co zasilanie silnika ze zmiennej ilości ogniw. Skutek ten sam choć metody różne. Jednak PWM stosuje się do silników prądu stałego. Do regulacji mocy silników indukcyjnych silników prądu przemiennego stosuje się falowniki.
    piotr_wik napisał:
    Bo chyba istnieje inny sposób sterowania mocą niż PWM (poprzez opornik pomijając straty ciepła?)?

    No jasne. Choćby przez oporniki - jednak jak mówiłem ta metoda się sprawdza tylko dla silników DC. W silnikach indukcyjnych jedyną "zewnętrzną" metodą regulacji szybkości obrotowej (a więc i mocy) jest zmiana częstotliwości napięcia przemiennego - do tego celu stosuje się falowniki.
  • Poziom 9  
    @Xantix, dziękuję za te rzeczowe wypowiedzi - bardzo pomocne ;)
    Drążąc dalej.
    Nie wywnioskowałem czegoś. Czy jeśli zastosujemy cztery triaki w PWM to da radę bezpośrednio przekazywać odpowiednie fragmenty obu połówek sinusoidy do odbiornika?
    Czy w zasilaczu impulsowym odpowiednio wysterowany przebieg pozwala uzyskać pożądane napięcie i natężenie za jednym zamachem?
    Czyli falownik to zawsze sinusoida? Z różną amplitudą i okresem ale sinusoida? A wyłagodzony przebieg z PWM ma jakąś nazwę?
    Z mocą silnika musi być jakoś inaczej. Przecież akumulator dostarcza przebiegi które PWM nie jest w stanie dostarczyć choćby nie wiem jaką rozdzielczość/dokładność/odświeżanie (nie wiem które właściwe określenie) zastosowano.
    @DG06, ładny awatar.
  • Poziom 40  
    piotr_wik napisał:
    Czy jeśli zastosujemy cztery triaki w PWM to da radę bezpośrednio przekazywać odpowiednie fragmenty obu połówek sinusoidy do odbiornika?

    Po co cztery? Wystarczy jeden o odpowiednim wysterowaniu.
    piotr_wik napisał:
    Czy w zasilaczu impulsowym odpowiednio wysterowany przebieg pozwala uzyskać pożądane napięcie i natężenie za jednym zamachem?

    Tak.
    piotr_wik napisał:
    Czyli falownik to zawsze sinusoida? Z różną amplitudą i okresem ale sinusoida?

    Tak.
    piotr_wik napisał:
    A wyłagodzony przebieg z PWM ma jakąś nazwę?

    Tak. Napiecie stałe. Jak będziesz wygładzał przebieg modulowany PWM to otrzymasz napięcie stałe o wartości zależnej od wypełnienia impulsu PWM.
    piotr_wik napisał:
    Z mocą silnika musi być jakoś inaczej.

    Nie jest inaczej.
    piotr_wik napisał:
    Przecież akumulator dostarcza przebiegi

    Akumulator daje tylko jeden przebieg - napięcie stałe.
    piotr_wik napisał:
    które PWM nie jest w stanie dostarczyć choćby nie wiem jaką rozdzielczość/dokładność/odświeżanie (nie wiem które właściwe określenie) zastosowano.

    Ale silnik ma dużą indukcyjność uzwojeń co działa jak filtr RL. W rezultacie otrzymujemy przebieg wygładzony do postaci napięcia stałego o regulowanej wartości średniej. A moc silnika/jego prędkość obrotowa silnika prądu stałego zależy od wartości średniej napięcia zasilającego.
    Jeśli zastosujesz przebieg PWM o odpowiedniej częstotliwości to nie będzie miało wpływu na moc ani moment obrotowy silnika.
  • Poziom 9  
    Przekonał mnie szanowny kolega.
    Dalej.
    Xantix napisał:
    Po co cztery?

    A no po to aby pierwszy otwierał w górnym przebiegu sinusoidy, drugi w dolnym i tak po dwa przeciwstawnie jak w mostku Gretza aby na wyjściu uzyskać największą sprawność i najmniej niewypełnienia?
    Przy pomocy PWM nie uzyskuje się przypadkiem "modyfikowanej sinusoidy" w przetwornicach 12VDC -> 230VAC?
  • Poziom 40  
    piotr_wik napisał:
    A no po to aby pierwszy otwierał w górnym przebiegu sinusoidy, drugi w dolnym

    Triak to nie tyrystor. Triaki przewodzą w obie strony - "przepuszczają" obie połówki sinusa.
    Swoją drogą czy aby nie o takie coś ci chodzi?
  • Poziom 40  
    piotr_wik napisał:
    Przy pomocy PWM nie uzyskuje się przypadkiem "modyfikowanej sinusoidy" w przetwornicach 12VDC -> 230VAC?

    Zasadniczo we wszystkich przetwornicach stosuje się PWM. A więc na obciążeniu czysto rezystancyjny uzyskalibyśmy zwykły przebieg prostokątny. Jednak w przetwornicach z DC na AC stosuje się aproksymację do sinusoidy. W uproszczeniu - odfiltrowywuje się wyższe harmoniczne przebiegu aby uzyskać w miarę możliwości tylko pierwszą harmoniczną o częstotliwości podstawowej (w przetwornicach 230 V jest to harmoniczna 50 Hz). "Jakość" sinusa można zdefiniować poprzez współczynnik zawartości harmonicznych THD. Im mniejsze THD tym lepszy sinus dostarcza przetwornica. Jednak jak najdokładniejsza aproksymacja znacznie komplikuje i podraża układ, dlatego przetwornice "czysty sinus" są dość drogie. Choć urządzeniom takim jak zasilacze/telewizory/komputery jest w miarę obojętne czy zasila je przebieg bliższy sinusowi czy prostokątowi. Wrażliwe na kształt przebiegu są za to wszelkie silniki elektryczne AC - dlatego do ich zasilania powinno się stosować przetwornicę z "czystym sinusem".
  • Poziom 9  
    Nie rozumiem co jest na obrazku.
    Może teraz trochę przesadzę ale przetwornica czysty sinus to nie falownik?
    Czy wygładzanie przebiegu odbywa się za pomocą kondensatorów?
    Pomału zaczynają mi się kończyć pytania a widzę, że z szanownego kolegi jeszcze sporo da się "wycisnąć" :D
    Poklikałbym pomogi ale...
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=15662489#15662489
  • Poziom 40  
    Xantix napisał:
    Zasadniczo we wszystkich przetwornicach stosuje się PWM

    No tutaj lekko przesadziłem - może nie we wszystkich, ale w większości. Przynajmniej te zasilacze, które widziałem to wszystkie miały PWM.
    piotr_wik napisał:
    Nie rozumiem co jest na obrazku.

    Sterowanie grupowe prądem AC - to co opisywałem w poście #3
    Cytat:
    Odpowiednikiem PWM przy prądzie przemiennym jest sterowanie grupowe. Polega ono mniej więcej na tym, że "przepuszcza się określoną ilość okresów sinusoidy a określoną ilość okresów się blokuje". To tak łopatologicznie mówiąc.

    Czyli tak jak w PWM reguluje się czas w którym prąd nie płynie i w którym płynie. Zasadniczo sam skutek jest podobny jak w sterowaniu fazowym, jednak przy sterowaniu grupowym nie tworzą się wyższe harmoniczne, które negatywnie wpływają na pracę niektórych urządzeń.
    piotr_wik napisał:
    Może teraz trochę przesadzę ale przetwornica czysty sinus to nie falownik?

    Zasadniczo zgodnie z definicją urządzenie przetwarzające prąd DC na AC można nazwać falownikiem. Dlatego przetwornice np. 12 V na 230 V AC to w sumie takie falowniki.
    Choć falownik wcale nie musi posiadać PWM - jednak wtedy nie da się zmieniać wartości skutecznej napięcia.
    piotr_wik napisał:
    Czy wygładzanie przebiegu odbywa się za pomocą kondensatorów?

    Wygładzanie dokonuje się za pomocą filtrów dolnoprzepustowych. Zapewne są to filtry LC - bo mają większą skuteczność niż sam kondensator czy cewka.
  • Poziom 9  
    Mogę teraz umierać szczęśliwy :D
    W razie gdyby ktoś inny z wątpliwościami czytał ten wątek - jestę ekspertę, można zadawać pytania :P
    Dziękuję serdecznie kolego @Xantix, cierpliwość jest cnotą :)
    Pozdrawiam.