什么是電機(jī)控制器？

電機(jī)控制器是指調(diào)節(jié)扭矩、電機(jī)速度和設(shè)備輸出的電氣設(shè)備。電機(jī)控制器通常帶有手動(dòng)或自動(dòng)停止或啟動(dòng)電機(jī)的方式。

是什么讓電機(jī)控制器如此重要？好吧，如果沒(méi)有這些設(shè)備，電機(jī)就沒(méi)有必要的過(guò)載保護(hù)。過(guò)載會(huì)導(dǎo)致可能損壞電子設(shè)備的電氣故障。

大多數(shù)電機(jī)至少需要幾安培才能正常運(yùn)行。不幸的是，微控制器只能提供大約 0.1 安培，這太少了。電機(jī)控制器可以幫助您達(dá)到所需的安培數(shù)。

電機(jī)控制器的類型

有四種主要類型的電機(jī)控制器。讓我們仔細(xì)看看它們中的每一個(gè)。

2.1 交流電機(jī)控制器

交流電機(jī)控制器修改電機(jī)的輸入功率。他們通過(guò)調(diào)整進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的能量頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。這樣做的目的是調(diào)節(jié)速度和扭矩。交流控制器的其他名稱包括交流逆變器、變速驅(qū)動(dòng)器和變頻器。

2.2 直流電機(jī)控制器

就像交流電機(jī)控制器一樣，直流電機(jī)控制器也可以調(diào)節(jié)輸入功率。直流電機(jī)控制器改變或改變電流源以直接輸出電流或頻率。直流電機(jī)控制器有效地控制電機(jī)的扭矩和速度。

2.3 伺服電機(jī)控制器

伺服電機(jī)控制器是指通過(guò)將電流源調(diào)整或調(diào)節(jié)到所需頻率、脈沖或電流輸出來(lái)修改輸入功率的電子設(shè)備。與交流和直流電機(jī)控制器一樣，伺服電機(jī)控制器是特定應(yīng)用的理想選擇。伺服電機(jī)控制器適用于運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用，特別是在制造和建筑行業(yè)。這些控制器控制位置、扭矩和電機(jī)速度。

2.4 步進(jìn)電機(jī)控制器

 步進(jìn)電機(jī)控制器是一種控制輸入功率的電子設(shè)備。控制器通過(guò)將電流源調(diào)整為階躍電流輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)。步進(jìn)電機(jī)控制器尤其適用于制造和建筑環(huán)境。與此列表中的其他控制器一樣，步進(jìn)電機(jī)控制器控制位置、扭矩和電機(jī)速度。步進(jìn)電機(jī)控制器的另一個(gè)名稱是電機(jī)分度器。

電機(jī)控制器如何工作？

大多數(shù)初級(jí)設(shè)計(jì)師和工程師不了解電機(jī)控制器的工作原理。有趣的是，這比您想象的要容易得多。讓我們深入研究一下這個(gè)主題。

3.1 通過(guò)H橋的方向控制器

 這種直流電機(jī)控制過(guò)程是最直接的。該過(guò)程涉及兩對(duì)開(kāi)關(guān)。每次連接幾個(gè)按鈕時(shí)，電路就完成并產(chǎn)生電力。

要制作 4 節(jié)電機(jī)，您可以混合搭配開(kāi)關(guān)或更改其極性。用戶還可以更改 H 橋的尺寸以使其適合較小的系統(tǒng)。

3.2 通過(guò)脈寬調(diào)制（PWM）的速度控制器

PWM電路通過(guò)啟動(dòng)或限制 PCB 電源的電壓來(lái)控制電機(jī)的速度。這些電路通過(guò)線圈感應(yīng)產(chǎn)生平滑效果。當(dāng)您想要改變速度、方向或制動(dòng)時(shí)，可以將 PWM 電路與 H 橋結(jié)合。

3.3 通過(guò)可變電阻的電樞控制器

另一種改變直流電機(jī)速度的方法是改變通過(guò)線圈或電樞的電流。軸速度可以根據(jù)電流供應(yīng)而變化。這是因?yàn)樗c電樞中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)成正比。

如果您想限制電機(jī)速度，請(qǐng)考慮向電樞添加電阻器。要加快步伐，請(qǐng)?zhí)砑佣ㄗ与娮琛?/span>

向電樞線圈添加電阻器意味著您會(huì)產(chǎn)生更多熱量并損失能量。這就是為什么這種方法效率低下的原因。

3.4 關(guān)閉電機(jī)

要關(guān)閉電機(jī)，只需切斷PCB的電壓供應(yīng)即可。您也可以打開(kāi)電機(jī)中的開(kāi)關(guān)。你可以打開(kāi)一個(gè)開(kāi)關(guān)連接兩個(gè)。

3.5 電機(jī)制動(dòng)

當(dāng)涉及到電機(jī)制動(dòng)時(shí)，您可以采用三種方法之一。首先是動(dòng)態(tài)制動(dòng)。這種方法涉及切斷電機(jī)的電源。

第二種制動(dòng)稱為注入制動(dòng)。此方法僅適用于交流電機(jī)控制。斷開(kāi)電源并提供直流電源后；相反，您可以創(chuàng)建一個(gè)磁場(chǎng)，通過(guò)改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向來(lái)減慢或停止電機(jī)。

還有再生制動(dòng)，其工作方式與動(dòng)態(tài)制動(dòng)相同。您切斷電源，然后通過(guò)旋轉(zhuǎn)電機(jī)送回電源。再生制動(dòng)可以為電池充電。然后電池將為發(fā)動(dòng)機(jī)提供電流。

電機(jī)控制器選擇標(biāo)準(zhǔn)

選擇電機(jī)控制器時(shí)應(yīng)該使用什么標(biāo)準(zhǔn)？我們?cè)诒竟?jié)討論兩個(gè)。

4.1 電氣規(guī)格

在涉及電氣規(guī)范時(shí)，您需要注意的一些問(wèn)題包括：

最大輸出電壓

相關(guān)設(shè)備的輸出應(yīng)始終符合整個(gè)系統(tǒng)的輸出。

額定功率

電機(jī)可以使用的最高功率。

交流/直流電源電壓

AC/DC 電源電壓旨在實(shí)現(xiàn)完美運(yùn)行。

連續(xù)輸出電流

通常，該設(shè)備承載電流而不會(huì)超過(guò)熱限制。

總線類型

您可能聽(tīng)說(shuō)過(guò)總線類型，它由尖端技術(shù)附件組成。

單相/三相輸入

通常，可以使用低壓或高壓應(yīng)用。

電機(jī)控制器頻率

電機(jī)控制器通常使用 50 Hz 至 400 Hz 的頻率。

4.2 操作規(guī)范

電機(jī)控制器的性能取決于控制系統(tǒng)和設(shè)計(jì)設(shè)置。可以添加不同類型的手動(dòng)控件，例如旋鈕、跳線、電位計(jì)等?；蛘?，可以使用計(jì)算機(jī)控件，例如操縱桿、數(shù)字面板等。

4.3 特點(diǎn)

電機(jī)控制器的選擇是靈活的，取決于您想要包含在其中的功能。不同的電機(jī)控制器具有附加功能。例如，您可以選擇軟啟動(dòng)功能，讓您決定設(shè)備的開(kāi)機(jī)時(shí)間。

無(wú)刷直流電機(jī)控制器 VS 有刷直流電機(jī)控制器

 有兩種主要類型的直流電機(jī)：有刷和無(wú)刷。有刷直流電機(jī)控制器是最古老的電機(jī)控制器之一。整流有刷電機(jī)一般由直流電源在內(nèi)部進(jìn)行。控制器具有轉(zhuǎn)子、一些電刷和軸。這些電刷的極性和電荷決定了電機(jī)的速度和方向。

無(wú)刷直流電機(jī)控制器之所以廣受歡迎，主要是因?yàn)樗鼈兊男省?/span>這些電機(jī)控制器的外觀與有刷電機(jī)控制器相同，但沒(méi)有電刷。電機(jī)還具有控制方向和速度的專用電路。我們需要提高效率，安裝在轉(zhuǎn)子磁鐵周圍的無(wú)刷電機(jī)。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)控制器的區(qū)別？

您需要通過(guò)微控制器控制任何包含輪子或其他電動(dòng)部件的電子設(shè)備。正如我們之前指出的，標(biāo)準(zhǔn)芯片只能輸出少量電流。因此，無(wú)論大小如何，您都無(wú)法直接有效地驅(qū)動(dòng)電機(jī)。這就是汽車司機(jī)的用武之地。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)器使用更大的芯片來(lái)處理比微控制器通常的 5V/3.3V 更大的電流水平和更高的電壓。使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，您可以控制更大的負(fù)載。

那么，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)控制器有何不同？好吧，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器只是處理驅(qū)動(dòng)電機(jī)的能力。另一方面，電機(jī)控制器內(nèi)置了所有邏輯電路。您可以使用更高級(jí)別的接口來(lái)控制電機(jī)控制器，例如 PWM 信號(hào)、模擬輸入、USB 等。

變速控制器

是變速驅(qū)動(dòng)器

可調(diào)速驅(qū)動(dòng)器

微型驅(qū)動(dòng)器

交流傳動(dòng)

逆變器

7.1 交流電機(jī)變速控制器

正如我們之前所暗示的，交流變速控制器通過(guò)交流電動(dòng)機(jī)的電壓和頻率來(lái)工作。這些變頻器有許多應(yīng)用，包括傳送帶、游泳池泵、車床、磨機(jī)、空氣壓縮機(jī)、HVAC 風(fēng)扇等。與直流電機(jī)頻率控制系統(tǒng)不同，交流速度控制器具有很高的能效。難怪許多設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在選擇使用交流選項(xiàng)改造直流速度控制器。

電機(jī)調(diào)速器的不同電壓

電機(jī)速度控制器提供不同的電壓選項(xiàng)，包括 12V、24V 和 90V。雖然這三者有許多相似之處，但也有明顯的不同。總體而言，所有三個(gè)設(shè)計(jì)特征幾乎相同。主要區(qū)別在于 12V 電機(jī)控制器消耗的電流通常是 24V 電機(jī)消耗的兩倍。反過(guò)來(lái)，90V 電機(jī)控制器從其電壓電源中去除最少的電流。對(duì)于任何給定的機(jī)械負(fù)載，三者都有類似的電源。在三者之間進(jìn)行選擇時(shí)，公司代表應(yīng)該能夠提供更具體的細(xì)節(jié)，以便您更容易做出正確的決定。

在許多情況下，盡管電壓存在差異，但電機(jī)速度控制器的價(jià)格并沒(méi)有顯著差異。當(dāng)您為相同的應(yīng)用購(gòu)買電機(jī)控制器時(shí)尤其如此。

不過(guò)，電機(jī)的接線不同。24V 電機(jī)控制器的電線通常小于 12V 電機(jī)控制器的電線。盡管尺寸較小，但更小的電線可以有效地提供電力。

電機(jī)啟動(dòng)器

電機(jī)啟動(dòng)器是目前電機(jī)控制的頂級(jí)發(fā)明之一。啟動(dòng)器是控制啟動(dòng)電機(jī)所需電力的電氣設(shè)備。這些工具還有助于停止、反轉(zhuǎn)和保護(hù)電動(dòng)機(jī)。

一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)開(kāi)始由兩個(gè)主要部分組成：

? 接觸器

接觸器控制進(jìn)入電機(jī)的電流。該組件可以使電路通電或斷電。

? 過(guò)載繼電器

當(dāng)電機(jī)消耗過(guò)多電流并過(guò)熱時(shí)，它可能會(huì)燒壞。過(guò)載繼電器的功能是確保不會(huì)發(fā)生這種情況。

9.1 電機(jī)啟動(dòng)器的類型？

通常，電機(jī)啟動(dòng)有兩種類型。這些是：

? 手動(dòng)啟動(dòng)器

顧名思義，手動(dòng)啟動(dòng)器是需要手動(dòng)操作的設(shè)備。啟動(dòng)器相當(dāng)容易操作，通常不需要專家干預(yù)。設(shè)備本身有一個(gè)按鈕，您可以在打開(kāi)和關(guān)閉設(shè)備時(shí)使用該按鈕。使手動(dòng)啟動(dòng)器優(yōu)于其他類型啟動(dòng)器的一些功能包括：

操作安全、經(jīng)濟(jì)。

它們足夠緊湊，可用于多種應(yīng)用。

提供低過(guò)載。對(duì)電機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，因此不會(huì)損壞。

他們的初始成本很低。顯著

它們帶有無(wú)窮無(wú)盡的外殼選擇。

? 磁電機(jī)啟動(dòng)器

磁電機(jī)啟動(dòng)器需要電磁控制。通常，與電機(jī)電壓相比，電機(jī)啟動(dòng)器需要更低、更安全的電壓來(lái)啟動(dòng)。磁電機(jī)啟動(dòng)器具有電接觸器和過(guò)載繼電器，以防止它們過(guò)電流和過(guò)熱。

關(guān)于電機(jī)控制器的更多信息

正如您從我們?cè)谇皫坠?jié)中介紹的內(nèi)容中看到的那樣，電機(jī)控制器的主題非常廣泛。這里還有一些您可能感興趣的事情。

10.1 Arduino 電機(jī)控制器

 Arduino 電機(jī)控制器允許您驅(qū)動(dòng)步進(jìn)直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、螺線管和繼電器。電機(jī)控制器是驅(qū)動(dòng)感應(yīng)電機(jī)的雙全橋驅(qū)動(dòng)器。使用Arduino 板，您可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)并控制每個(gè)方向和速度。該電機(jī)控制器還允許您測(cè)量單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的電流吸收等。

10.2 劍齒電機(jī)控制器

Sabertooth 電機(jī)控制器是最通用、最高效的雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)器之一。這些電機(jī)控制器適用于高功率設(shè)備，例如重達(dá) 300 磅的機(jī)器人。使用 Sabertooth 電機(jī)控制器，可以在幾秒鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)每個(gè)通道高達(dá) 50A 的峰值電流。這些電機(jī)控制器具有熱保護(hù)和過(guò)流保護(hù)功能，這意味著您無(wú)需擔(dān)心可能會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)器死亡的意外停轉(zhuǎn)。

10.3 火花電機(jī)控制器

Spark 電機(jī)控制器是目前最實(shí)惠的有刷直流電機(jī)頻率控制器之一。該控制器具有 60A 的連續(xù)電流并具有被動(dòng)冷卻功能。其他令人印象深刻的功能包括允許智能控制和 LED 狀態(tài)指示燈的雙向限位開(kāi)關(guān)。這些特性和其他特性使這些電機(jī)控制器成為市場(chǎng)上最受歡迎的控制器之一。

10.4 Vex 電機(jī)控制器

Vex 電機(jī)控制器的顯著特點(diǎn)之一是使用標(biāo)準(zhǔn) PWM 信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)線電機(jī)。使用這些電機(jī)控制器時(shí)，最好確保在微控制器和電機(jī)控制器之間只使用一根 3 線延長(zhǎng)線。U 控制器的顯著特征可能需要更長(zhǎng)的擴(kuò)展；但是，您可以在控制器和電機(jī)之間使用 2 線延長(zhǎng)電纜。

10.5 Talon 電機(jī)控制器

Talon 電機(jī)控制器具有集成的 PID 控制以及令人印象深刻的通信協(xié)議。使這些控制器如此受歡迎的原因在于它們的小巧輕便。

10.6 特斯拉電機(jī)控制器

特斯拉電機(jī)控制器是最近進(jìn)入市場(chǎng)的產(chǎn)品之一。這些控制器中的每一個(gè)都裝有一個(gè)交流感應(yīng)推進(jìn)電機(jī)，對(duì)于大型裝置，轉(zhuǎn)速高達(dá) 16,000 RPM，對(duì)于較小的低功率選項(xiàng)，轉(zhuǎn)速高達(dá) 18,000 RPM。

Tesla 電機(jī)控制器還具有控制器/逆變器和差速器。每個(gè)單元都有一個(gè)隱形 EV 控制器板替代品，用于高效的 CAN 總線通信。

10.7 樹(shù)莓派電機(jī)控制器

Raspberry 電機(jī)控制器具有雙 H 橋電源IC，可控制每個(gè)單橋高達(dá) 5A 的感性負(fù)載。這些器件支持非常寬的電壓范圍 (6V – 8V)。

10.8 柯蒂斯電機(jī)控制器

Curtis 電機(jī)控制器為各種公路車輛應(yīng)用提供平穩(wěn)高效的速度控制。這些控制器還非常安靜且具有成本效益。現(xiàn)代 Curtis 電機(jī)控制器使用 MOSFET 技術(shù)，因此在舊型號(hào)中具有許多以前無(wú)法獲得的優(yōu)勢(shì)。

10.9 可控硅電機(jī)控制器

SCR 功率控制器已經(jīng)問(wèn)世半個(gè)多世紀(jì)了。最初，這些功率控制器只能處理幾百瓦。今天，SCR 電機(jī)控制器可以承受數(shù)兆瓦的功率。目前，SCR 電機(jī)控制器已廣泛應(yīng)用于各種重要行業(yè)。

SCR 控制器具有控制電路和晶閘管。這些控制器可以在幾毫秒內(nèi)切換電流，無(wú)數(shù)次。一般來(lái)說(shuō)，可控硅控制器比可變變壓器和接觸器更實(shí)惠、更可靠。

10.10 單相交流電機(jī)速度控制器/雙電機(jī)控制器/三相電機(jī)控制器

隨著技術(shù)的進(jìn)步，電機(jī)控制器不斷變得更加復(fù)雜。現(xiàn)代電機(jī)控制器比以前的型號(hào)具有更高、更舒適和更具成本效益的性能。這些控制器還提供多種解決方案。今天，您可以找到單相、雙相和三相電機(jī)控制器。

在空氣運(yùn)動(dòng)和壓縮機(jī)應(yīng)用方面，單相交流電機(jī)控制器仍然是領(lǐng)先的解決方案。那是因?yàn)樗鼈儚V泛可用且具有成本效益。大多數(shù)低性能系統(tǒng)都使用這些控制器。

雙相和三相電機(jī)控制器已經(jīng)出現(xiàn)并取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，盡管比單相電機(jī)控制器更復(fù)雜、更昂貴。然而，最近，工程師們一直致力于使全相電機(jī)控制器盡可能高效。

電機(jī)控制器應(yīng)用

您可以想到幾乎每個(gè)區(qū)域都有電機(jī)控制器。以下是這些設(shè)備的一些主要應(yīng)用。

11.1 多軸控制器

這些設(shè)備確定、控制和監(jiān)視運(yùn)動(dòng)要求。

11.2 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器

機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器具有在機(jī)械系統(tǒng)中非常有用的硬件和軟件。

11.3 伺服放大器

電機(jī)控制器有助于生成模擬信號(hào)，然后可以產(chǎn)生更多的功率或電流。

11.4 逆變器驅(qū)動(dòng)

將交流電源輸入轉(zhuǎn)換為直流電源時(shí)，逆變器驅(qū)動(dòng)器必不可少。

11.5 微控制器

微控制器有助于調(diào)節(jié)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。

11.6 可控硅整流器 (SCR)

一個(gè)SCR工程用直流電機(jī)微調(diào)AC到DC。

11.7 數(shù)字信號(hào)處理器

微處理器可以實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)。

這包括視聽(tīng)、壓力、熱量和位置。然后設(shè)備使用各種控制來(lái)運(yùn)行這些數(shù)據(jù)。

11.8 脈寬調(diào)制

脈沖寬度調(diào)制也屬于術(shù)語(yǔ)標(biāo)量控制。電機(jī)控制器可以將交流電壓和頻率轉(zhuǎn)換為直流，其運(yùn)行呈正弦曲線。

結(jié)論

鑒于在各種電氣設(shè)備和機(jī)械中的巨大作用，電機(jī)控制器將繼續(xù)成為各種行業(yè)不可或缺的一部分。通過(guò)本綜合指南中包含的所有信息，您應(yīng)該更容易決定哪種電機(jī)控制器最適合您的應(yīng)用。要記住的是，不同的控制器具有不同的功能、電源要求和應(yīng)用。

當(dāng)然，每當(dāng)您感到困難時(shí)尋求專業(yè)幫助總是有益的。與信譽(yù)良好的電機(jī)控制器制造商合作是確保您選擇的電機(jī)控制器質(zhì)量上乘的重要一步。如果您想獲得更多關(guān)于控制器的信息，您可以聯(lián)系我們，我們可以一起討論更多的知識(shí)。