什么是電機控制器？

電機控制器是指調節扭矩、電機速度和設備輸出的電氣設備。電機控制器通常帶有手動或自動停止或啟動電機的方式。

是什么讓電機控制器如此重要？好吧，如果沒有這些設備，電機就沒有必要的過載保護。過載會導致可能損壞電子設備的電氣故障。

大多數電機至少需要幾安培才能正常運行。不幸的是，微控制器只能提供大約 0.1 安培，這太少了。電機控制器可以幫助您達到所需的安培數。

電機控制器的類型

有四種主要類型的電機控制器。讓我們仔細看看它們中的每一個。

2.1 交流電機控制器

交流電機控制器修改電機的輸入功率。他們通過調整進入發動機的能量頻率來實現這一點。這樣做的目的是調節速度和扭矩。交流控制器的其他名稱包括交流逆變器、變速驅動器和變頻器。

2.2 直流電機控制器

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

2.3 伺服電機控制器

伺服電機控制器是指通過將電流源調整或調節到所需頻率、脈沖或電流輸出來修改輸入功率的電子設備。與交流和直流電機控制器一樣，伺服電機控制器是特定應用的理想選擇。伺服電機控制器適用于運動控制應用，特別是在制造和建筑行業。這些控制器控制位置、扭矩和電機速度。

2.4 步進電機控制器

 步進電機控制器是一種控制輸入功率的電子設備。控制器通過將電流源調整為階躍電流輸出來實現。步進電機控制器尤其適用于制造和建筑環境。與此列表中的其他控制器一樣，步進電機控制器控制位置、扭矩和電機速度。步進電機控制器的另一個名稱是電機分度器。

電機控制器如何工作？

大多數初級設計師和工程師不了解電機控制器的工作原理。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主題。

3.1 通過H橋的方向控制器

 這種直流電機控制過程是最直接的。該過程涉及兩對開關。每次連接幾個按鈕時，電路就完成并產生電力。

要制作 4 節電機，您可以混合搭配開關或更改其極性。用戶還可以更改 H 橋的尺寸以使其適合較小的系統。

3.2 通過脈寬調制（PWM）的速度控制器

PWM電路通過啟動或限制 PCB 電源的電壓來控制電機的速度。這些電路通過線圈感應產生平滑效果。當您想要改變速度、方向或制動時，可以將 PWM 電路與 H 橋結合。

3.3 通過可變電阻的電樞控制器

另一種改變直流電機速度的方法是改變通過線圈或電樞的電流。軸速度可以根據電流供應而變化。這是因為它與電樞中電流產生的磁場成正比。

如果您想限制電機速度，請考慮向電樞添加電阻器。要加快步伐，請添加定子電阻。

向電樞線圈添加電阻器意味著您會產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 關閉電機

要關閉電機，只需切斷PCB的電壓供應即可。您也可以打開電機中的開關。你可以打開一個開關連接兩個。

3.5 電機制動

當涉及到電機制動時，您可以采用三種方法之一。首先是動態制動。這種方法涉及切斷電機的電源。

第二種制動稱為注入制動。此方法僅適用于交流電機控制。斷開電源并提供直流電源后；相反，您可以創建一個磁場，通過改變電機的旋轉方向來減慢或停止電機。

還有再生制動，其工作方式與動態制動相同。您切斷電源，然后通過旋轉電機送回電源。再生制動可以為電池充電。然后電池將為發動機提供電流。

電機控制器選擇標準

選擇電機控制器時應該使用什么標準？我們在本節討論兩個。

4.1 電氣規格

在涉及電氣規范時，您需要注意的一些問題包括：

最大輸出電壓

相關設備的輸出應始終符合整個系統的輸出。

額定功率

電機可以使用的最高功率。

交流/直流電源電壓

AC/DC 電源電壓旨在實現完美運行。

連續輸出電流

通常，該設備承載電流而不會超過熱限制。

總線類型

您可能聽說過總線類型，它由尖端技術附件組成。

單相/三相輸入

通常，可以使用低壓或高壓應用。

電機控制器頻率

電機控制器通常使用 50 Hz 至 400 Hz 的頻率。

4.2 操作規范

電機控制器的性能取決于控制系統和設計設置。可以添加不同類型的手動控件，例如旋鈕、跳線、電位計等。或者，可以使用計算機控件，例如操縱桿、數字面板等。

4.3 特點

電機控制器的選擇是靈活的，取決于您想要包含在其中的功能。不同的電機控制器具有附加功能。例如，您可以選擇軟啟動功能，讓您決定設備的開機時間。

無刷直流電機控制器 VS 有刷直流電機控制器

 有兩種主要類型的直流電機：有刷和無刷。有刷直流電機控制器是最古老的電機控制器之一。整流有刷電機一般由直流電源在內部進行。控制器具有轉子、一些電刷和軸。這些電刷的極性和電荷決定了電機的速度和方向。

無刷直流電機控制器之所以廣受歡迎，主要是因為它們的效率。這些電機控制器的外觀與有刷電機控制器相同，但沒有電刷。電機還具有控制方向和速度的專用電路。我們需要提高效率，安裝在轉子磁鐵周圍的無刷電機。

電機驅動器和電機控制器的區別？

您需要通過微控制器控制任何包含輪子或其他電動部件的電子設備。正如我們之前指出的，標準芯片只能輸出少量電流。因此，無論大小如何，您都無法直接有效地驅動電機。這就是汽車司機的用武之地。

電機驅動器使用更大的芯片來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。使用電機驅動器，您可以控制更大的負載。

那么，電機驅動器與電機控制器有何不同？好吧，電機驅動器只是處理驅動電機的能力。另一方面，電機控制器內置了所有邏輯電路。您可以使用更高級別的接口來控制電機控制器，例如 PWM 信號、模擬輸入、USB 等。

變速控制器

是變速驅動器

可調速驅動器

微型驅動器

交流傳動

逆變器

7.1 交流電機變速控制器

正如我們之前所暗示的，交流變速控制器通過交流電動機的電壓和頻率來工作。這些變頻器有許多應用，包括傳送帶、游泳池泵、車床、磨機、空氣壓縮機、HVAC 風扇等。與直流電機頻率控制系統不同，交流速度控制器具有很高的能效。難怪許多設計人員現在選擇使用交流選項改造直流速度控制器。

電機調速器的不同電壓

電機速度控制器提供不同的電壓選項，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，所有三個設計特征幾乎相同。主要區別在于 12V 電機控制器消耗的電流通常是 24V 電機消耗的兩倍。反過來，90V 電機控制器從其電壓電源中去除最少的電流。對于任何給定的機械負載，三者都有類似的電源。在三者之間進行選擇時，公司代表應該能夠提供更具體的細節，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，但電機速度控制器的價格并沒有顯著差異。當您為相同的應用購買電機控制器時尤其如此。

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

電機啟動器

電機啟動器是目前電機控制的頂級發明之一。啟動器是控制啟動電機所需電力的電氣設備。這些工具還有助于停止、反轉和保護電動機。

一般來說，一個開始由兩個主要部分組成：

? 接觸器

接觸器控制進入電機的電流。該組件可以使電路通電或斷電。

? 過載繼電器

當電機消耗過多電流并過熱時，它可能會燒壞。過載繼電器的功能是確保不會發生這種情況。

9.1 電機啟動器的類型？

通常，電機啟動有兩種類型。這些是：

? 手動啟動器

顧名思義，手動啟動器是需要手動操作的設備。啟動器相當容易操作，通常不需要專家干預。設備本身有一個按鈕，您可以在打開和關閉設備時使用該按鈕。使手動啟動器優于其他類型啟動器的一些功能包括：

操作安全、經濟。

它們足夠緊湊，可用于多種應用。

提供低過載。對電機進行檢測，因此不會損壞。

他們的初始成本很低。顯著

它們帶有無窮無盡的外殼選擇。

? 磁電機啟動器

磁電機啟動器需要電磁控制。通常，與電機電壓相比，電機啟動器需要更低、更安全的電壓來啟動。磁電機啟動器具有電接觸器和過載繼電器，以防止它們過電流和過熱。

關于電機控制器的更多信息

正如您從我們在前幾節中介紹的內容中看到的那樣，電機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 電機控制器

 Arduino 電機控制器允許您驅動步進直流電機、步進電機、螺線管和繼電器。電機控制器是驅動感應電機的雙全橋驅動器。使用Arduino 板，您可以驅動兩個直流電機并控制每個方向和速度。該電機控制器還允許您測量單個發動機的電流吸收等。

10.2 劍齒電機控制器

Sabertooth 電機控制器是最通用、最高效的雙電機驅動器之一。這些電機控制器適用于高功率設備，例如重達 300 磅的機器人。使用 Sabertooth 電機控制器，可以在幾秒鐘內實現每個通道高達 50A 的峰值電流。這些電機控制器具有熱保護和過流保護功能，這意味著您無需擔心可能會導致驅動器死亡的意外停轉。

10.3 火花電機控制器

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

10.4 Vex 電機控制器

Vex 電機控制器的顯著特點之一是使用標準 PWM 信號來驅動線電機。使用這些電機控制器時，最好確保在微控制器和電機控制器之間只使用一根 3 線延長線。U 控制器的顯著特征可能需要更長的擴展；但是，您可以在控制器和電機之間使用 2 線延長電纜。

10.5 Talon 電機控制器

Talon 電機控制器具有集成的 PID 控制以及令人印象深刻的通信協議。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 特斯拉電機控制器

特斯拉電機控制器是最近進入市場的產品之一。這些控制器中的每一個都裝有一個交流感應推進電機，對于大型裝置，轉速高達 16,000 RPM，對于較小的低功率選項，轉速高達 18,000 RPM。

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

10.7 樹莓派電機控制器

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

10.8 柯蒂斯電機控制器

Curtis 電機控制器為各種公路車輛應用提供平穩高效的速度控制。這些控制器還非常安靜且具有成本效益。現代 Curtis 電機控制器使用 MOSFET 技術，因此在舊型號中具有許多以前無法獲得的優勢。

10.9 可控硅電機控制器

SCR 功率控制器已經問世半個多世紀了。最初，這些功率控制器只能處理幾百瓦。今天，SCR 電機控制器可以承受數兆瓦的功率。目前，SCR 電機控制器已廣泛應用于各種重要行業。

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切換電流，無數次。一般來說，可控硅控制器比可變變壓器和接觸器更實惠、更可靠。

10.10 單相交流電機速度控制器/雙電機控制器/三相電機控制器

隨著技術的進步，電機控制器不斷變得更加復雜。現代電機控制器比以前的型號具有更高、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、雙相和三相電機控制器。

在空氣運動和壓縮機應用方面，單相交流電機控制器仍然是領先的解決方案。那是因為它們廣泛可用且具有成本效益。大多數低性能系統都使用這些控制器。

雙相和三相電機控制器已經出現并取得了相當大的進展，盡管比單相電機控制器更復雜、更昂貴。然而，最近，工程師們一直致力于使全相電機控制器盡可能高效。

電機控制器應用

您可以想到幾乎每個區域都有電機控制器。以下是這些設備的一些主要應用。

11.1 多軸控制器

這些設備確定、控制和監視運動要求。

11.2 機器人運動控制器

機器人運動控制器具有在機械系統中非常有用的硬件和軟件。

11.3 伺服放大器

電機控制器有助于生成模擬信號，然后可以產生更多的功率或電流。

11.4 逆變器驅動

將交流電源輸入轉換為直流電源時，逆變器驅動器必不可少。

11.5 微控制器

微控制器有助于調節數字數據流。

11.6 可控硅整流器 (SCR)

一個SCR工程用直流電機微調AC到DC。

11.7 數字信號處理器

微處理器可以實時處理數據。

這包括視聽、壓力、熱量和位置。然后設備使用各種控制來運行這些數據。

11.8 脈寬調制

脈沖寬度調制也屬于術語標量控制。電機控制器可以將交流電壓和頻率轉換為直流，其運行呈正弦曲線。

結論

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

當然，每當您感到困難時尋求專業幫助總是有益的。與信譽良好的電機控制器制造商合作是確保您選擇的電機控制器質量上乘的重要一步。如果您想獲得更多關于控制器的信息，您可以聯系我們，我們可以一起討論更多的知識。