Puls-breedte-sturing, schadelijk voor motor of decoder?

[locofiel]

Beste BNLS-ers


Bij het lezen van de informatiemap van Mecktronics, https://www.mecktronics.nl/data/mediablocks/Zo_Werkt_Het.pdf viel mij het volgende op in het hoofdstuk “5.2 De handregelaar REG”:

Fase-aansnijding is uitstekend geschikt voor het regelen van de snelheid van gelijkstroommotoren en verdient om een aantal redenen de voorkeur boven een puls-breedte regeling. In de eerste plaats is fase-aansnijding eenvoudiger te bouwen maar vooral is puls-breedte regeling slecht voor de motoren en kan op lange duur ernstige schade opleveren.

Altijd heb ik gedacht, dat PWM een hoger rendement oplevert bij gelijkstroommotoren. Minder vermogensverlies.
Toen ik later de nieuwe TAMS catalogus 2020-2021“doorbladerde” vond ik een vergelijkbaar verhaal:

PWM-Periode

Die Impulse, mit denen ein Lokdecoder den Motor ansteuert, werden mit einer bestimmten Frequenz wiederholt. Diese Frequenz wird durch die PWM-Pe- riode festgelegt. Die "richtige" PWM-Frequenz ist vor allem von der Motorart abhängig. Einige Lokdecoder bieten die Möglichkeit, die PWM-Frequenz an die individuellen Motoreigenschaften anzupassen.






Bij digitale sturing wordt eigenlijk weinig aandacht aanbesteed aan hetgeen hiervoor beschreven.
Wie stemt de decoder af op het type motor.
Ik vraag me dan ook af of vreemde storingen hiernaar te herleiden zijn door bijvoorbeeld een oververhitte motor/decoder.

Maar er zijn ook rijders, die zweren bij de “Westra-regeling”.

Hoe serieus moeten wij de opmerkingen nemen?


Mvg,

Dirk

[Klaas Zondervan]

....maar vooral is puls-breedte regeling slecht voor de motoren en kan op lange duur ernstige schade opleveren.

Zou wel leuk zijn als ze dit verder zouden verklaren. Gezien vanuit de motor zie ik geen principieel verschil tussen faseaansnijding en pulsbreedteregeling.
ik heb  een poosje op een Duits forum rondgekeken en daar was een fanaat die geen gelegenheid voorbij liet gaan om te waarschuwen tegen pulsbreedteregelingen. Maar als het werkelijk zo schadelijk is dan zouden bij alle digitale rijders de motoren bij bosjes stuk gaan en daar hoor ik niks over.
Ik rij zelf al jaren met de Weistra regelaar, gecombineerd met HF voor de verlichting. Nog nooit gemerkt dat dat schadelijk is voor de motoren.
Kortom, broodje aap.

[locofiel]

Dit plaatje was niet meegekomen.




Gr,

Dirk

[henk]

Ik zie geen overkomst in de opmerkingen van Tams en Mecktronics.

Bij Tams gaat het niet over faseaansturing, maar over de mogelijkheid de PWM per loc aan te passen. Het is één van de voordelen van digitaal dat dat kan. In de praktijk zullen de meeste mensen de PWM-instellingen alleen aanpassen als de rijeigenschappen met de standaardinstellingen tegenvallen. Geen idee of we verder zouden moeten kijken. Over de 20 jaar dat ik digitaal rij, kan ik me zo snel geen spontaan defect geraakte decoders herinneren. Daarvoor bouwde ik zelf PWM-regelaars en reed ik schaal n. Gaf eigenlijk ook geen noemenswaardige problemen.

De opmerking van Mecktronics verdient inderdaad wel wat toelichting.

[locofiel]

Klaas,


Die opmerkingen verbaasden mij ook.
Jaren terug brak D.H. Schravendeel in het boek "Hobbyboek modelbaan" al een lans voor een PWM-regeling (blz 77 e.v.).

Wel kan ik mij iets voorstellen, dat de ene type motor anders op een PWM-regeling reageert dan de ander.
Een Faulhaber motor is een mooie, soepele motor t.o.v. een "pannenkoek" motor. Dus zouden ook iets anders kunnen reageren kijkend naar het tabelletje. Maar het blijft vaag.
 
van Meekeren heeft verder in zijn map "Zo werkt het" niets uitgelegd waarom.
Dus ben het met je eens: een broodje aap 

Gr,

Dirk

[Klaas Zondervan]

waar komt dat plaatje vandaan?

Ik heb 1 loc met een klokankermotor en die draait ook op de Weistra regelaar. Frequentie varieert tussen 20 en 100Hz, dat is dus veel minder dan de 6kHz in dat lijstje.
Er zit wel een smoorspoel in serie met de motor, maar dat heeft niks met de pulsfrequentie te maken. Dat is vanwege de 20kHz HF die anders de motor te veel opwarmt.

[Klaas Zondervan]

....kan ik me zo snel geen spontaan defect geraakte decoders herinneren.

Henk, het gaat ook niet over de decoders, maar over de motoren die van PWM stuk zouden gaan. Wat mij betreft is dat onzin.

[henk]

Ah, ik kan me ook weinig spontaan defecte motoren herinneren. Zelf slopen is me weleens gelukt.  Lang stilstaan is ook niet goed. Daar krijgt de motor niet onmiddelijk wat van, maar van een vastgekoekte aandrijving mogelijk wel.

Wel kan ik mij iets voorstellen, dat de ene type motor anders op een PWM-regeling reageert dan de ander.
Een Faulhaber motor is een mooie, soepele motor t.o.v. een "pannenkoek" motor. Dus zouden ook iets anders kunnen reageren kijkend naar het tabelletje. Maar het blijft vaag.

Dat is ook zo. Dat wil zeggen, de oude draaistelmotoren van Fleichmann, Lima en Märklin hebben bijna altijd aanpassingen van de motorregeling nodig. Dat doe je vanzelf wel om een beetje behoorlijk rijgedrag te krijgen. Of ze daar korter of langer van leven, geen idee.

[meino]

Dat van PWM motoren stuk gaan is nu niet meer het geval. Maar in het begin van PWM besturing lag dat anders.
In de 80er jaren had ik diverse Roco locs op mijn treinbaan. Simpele aansturing met een Lima trafo. Het langzaam lopen was om het voorzichtig te zeggen niet super en ook de start ging vaak met een sprongetje.
Vandaar dat ik op een gegeven moment de motoren met Verbeck setjes (coreless) ben gaan vervangen. In de zelfde tijd kwamen er ook kits beschikbaar voor PWM besturing (Opschrift: elektronik hobby IR194). Daar heb ik er toen ook een aantal van gekocht en in gebruik van genomen. Mijn ervaringen daarmee zijn achteraf gezien wisselend. Locs met de oude roco motor (de zilveren knol) kregen opeens goede rijeigenschappen. De locs met de Faulhabers reden ook goed, alleen binnen een jaar waren er al twee van de Faulhabers overleden (duur grapje) en de rest heeft toch wat schade opgelopen, blijkt nu.
Dat heeft gewoon te maken met de PWM frequentie. De inertia van de oude motoren vlakt de krachten van de puls af, maar coreless motoren hebben heel weinig inertia dus de rotor van een dergelijke motor kan bij de lage puls frequentie die destijds gebruikt werd, de puls volgen. Daardoor krijgt de rotor iedere keer een tik. De huidige gebruikte PWM frequenties zijn veel hoger (20k-30kHz) waardoor dit geen rol meer speelt voor coreless motoren.
Wel heb ik soms het gevoel dat motoren met een ijzeren kern misschien iets beter werkten met de oudere lagere frequentie. Maar zeker weten doe ik dat niet, ook omdat tegenwoordig de meeste motoren een schuine wikkeling hebben, wat ook al een deel van de start versoepeld.
Dus, ja vroeger, was er een reden om te zeggen dat coreless motoren (Faulhabers) slecht tegen PWM konden, maar dat geld nu niet meer, mits de frequentie hoog is.

Groet Meino

[bask185]

Ik heb ervaren dat mijn 2-assige hornby peckets kleine sprongetjes op 20Hz wanneer ze veel moest trekken of omhoog moesten rijden. Je ziet de assen slippen met 20Hz. Ik heb de onder frequentie van mijn weistra regelaar in software aangepast naar 50Hz. De peckets hebben verder ook geen slipbandjes of een een vliegwiel.

De peckets rijden er beter op, en voor de rest maakt het veel uit. Bovendien lost de 20Hz ook het zichtbare knipperen van ledjes op.

Ik kan me voorstellen dat die 20 Hz niet helemaal 'gezond' is voor sommige locs en motoren.

Mvg,

Bas

[Carel Ruysink]

Faseaansnijding tov pulsbreedte? Mijns inziens technisch geen verschil. Bij 50% is het het duidelijkst. Bij de aanvang een vertikale startlijn (met flinke tegenEMK) geen verschil dus de een voor de ander. Zacht uitdoven aan de achterkant bij fase aansnijding levert mi. niks op. Faseafsnijding aan de achterkant zou bij deze redenering meer opleveren. En corelessmotoren? Die hebben practisch altijd een vliegwiel en dat dempt de pulsbelasting ook enorm.
Ergo zinloos broodje aap, mi.

Carel

[72sonett]

Er is wel verschil tussen faseaansnijding en PBM.
De eerste wordt gebruikt bij wisselspanning waarbij steeds een deel van de positieve en negatieve fase wordt 'aangesneden' en doorgelaten. Dit gaat dan vaak met een diac/triac of diac/thyristorcombinatie.
PBM is voor gelijkspanning waarbij steeds de volle spanning op de motor staat, maar slechts voor een deel van de tijd. Er is dus een principieel verschil.

[Te 2/2]

Hoe liggen de ervaringen met Arduino PWM?

[72sonett]

Goed...
Is in principe niets anders dan PBM met discrete componenten zoals een Weistraregelaar.
Met een Arduino kun je analogWrite () gebruiken, dan zit je vast aan de interne frequentie van de Arduino (490/980 Hz), of digitalWrite() waarmee je zelf de frequentie kunt bepalen.

[Klaas Zondervan]

Er is dus een principieel verschil.

Hoe principieel is dit verschil? Met name: welk verschil merkt de motor?