O Guia Completo para o Controlador de Motores

O que é um controlador de motor?

Um controlador de motor refere-se a um dispositivo elétrico que regula o torque, a velocidade do motor e a saída do equipamento. Os controladores de motor geralmente vêm com meios manuais ou automáticos de parar ou dar partida no motor.

O que torna os controladores de motor tão essenciais? Bem, sem esses dispositivos, o motor não possui a proteção necessária contra sobrecargas. Uma sobrecarga pode levar a falhas elétricas que podem danificar equipamentos eletrônicos.

A maioria dos motores requer pelo menos vários Amps para funcionar bem. Infelizmente, os microcontroladores só podem fornecer cerca de 0,1 Amps, o que é muito pouco. Um controlador de motor pode ajudá-lo a atingir o número necessário de amperes.

Tipos de controlador de motor

Existem quatro tipos principais de controladores de motores. Vamos dar uma olhada mais de perto em cada um deles.

2.1 Controladores de motores CA

Os controladores de motor CA modificam a potência de entrada dos motores. Eles conseguem isso ajustando a frequência da energia que entra no motor. O objetivo disso é regular a velocidade e o torque. Outros nomes para controladores CA incluem inversores CA, drivers de velocidade variável e conversores de frequência.

2.2 Controlador de motor CC

Assim como os controladores de motores CA, os controladores de motores CC também ajustam a potência de entrada. Os controladores de motor CC alteram ou alteram a fonte de corrente para saída direta de corrente ou frequência. Um controlador de motor DC controla eficientemente o torque e a velocidade do motor.

2.3 Controlador do Servo Motor

Um controlador de servo motor refere-se a um dispositivo eletrônico que modifica a potência de entrada ajustando ou regulando a fonte de corrente para a frequência desejada, pulsada ou saída de corrente. Assim como os controladores de motores CA e CC, os controladores de servomotores são ideais para aplicações específicas. Um controlador de servo motor é adequado para aplicações de controle de movimento, especialmente nas indústrias de manufatura e construção. Esses controladores controlam posições, torques e velocidades do motor.

2.4 Controladores de Motor de Passo

Um controlador de motor de passo é um dispositivo eletrônico que controla a potência de entrada. O controlador faz isso ajustando a fonte de corrente para uma saída de corrente escalonada. Os controladores de motores de passo são especialmente ideais em ambientes de fabricação e construção. Como outros controladores nesta lista, os controladores de motor de passo controlam a posição, o torque e a velocidade dos motores. Outro nome para controladores de motores de passo é indexadores de motores.

Como funciona um controlador de motor?

A maioria dos designers e engenheiros iniciantes não entende como os controladores de motores funcionam. Curiosamente, é muito mais fácil do que você imagina. Vejamos o assunto em profundidade.

Controlador de direção 3.1 através da ponte H

Este processo de controle do motor DC está entre os mais simples. O processo envolve dois pares de interruptores. Toda vez que você conecta alguns botões, o circuito está completo e gera energia.

Para fazer um motor de 4 seções, você pode misturar e combinar as chaves ou alterar suas polaridades. Os usuários também podem alterar o tamanho das pontes H para ajustá-las a sistemas menores.

3.2 Controlador de velocidade através da modulação por largura de pulso (PWM)

Os circuitos PWM controlam a velocidade do motor inicializando ou limitando a tensão da alimentação da PCB. Esses circuitos têm um efeito de suavização através da indução da bobina. É possível combinar circuitos PWM com pontes H quando você deseja alterar velocidade, direção ou frenagem.

3.3 Controlador de armadura através de resistência variável

Outra maneira de alterar a velocidade do motor CC envolve alterar a moeda que passa pela bobina ou pela armadura. A velocidade do eixo pode variar dependendo da alimentação atual. Isso porque é proporcional ao campo magnético gerado pela corrente presente na armadura.

Considere adicionar resistores à armadura se quiser limitar a velocidade do motor. Para aumentar o ritmo, adicione uma resistência do estator.

Adicionar resistores à bobina de armadura significa que você está gerando mais calor e perdendo energia. É por isso que esse método pode ser ineficiente.

3.4 Desligando o Motor

Para desligar o motor, basta cortar a alimentação de tensão para o PCB. Você também pode abrir os interruptores no motor. Você pode abrir um switch conectado a dois.

3.5 Frenagem do Motor

Quando se trata de frenagem do motor, você pode adotar um dos três métodos. A primeira é a frenagem dinâmica. Este método envolve cortar a fonte de alimentação do motor.

O segundo tipo de frenagem é conhecido como frenagem por injeção. Este método se aplica apenas ao controle do motor CA. Depois de desconectar a energia e fornecer energia CC; em vez disso, você cria um campo magnético que desacelera ou para o motor alterando a direção de rotação do motor.

Há também a frenagem regenerativa que opera da mesma maneira que a frenagem dinâmica. Você corta a fonte de energia e depois envia de volta para a fonte através do motor giratório. A frenagem regenerativa pode carregar a bateria. A bateria então fornecerá corrente ao motor.

Critério de seleção do controlador do motor

Que critério você deve usar ao selecionar controladores de motores? Discutimos dois nesta seção.

4.1 Especificação Elétrica

Quando se trata de especificações elétricas, alguns dos problemas aos quais você deve prestar atenção incluem:

Tensão máxima de saída

A saída do dispositivo em questão deve sempre estar em conformidade com a saída de todo o sistema.

Potência nominal

A maior potência que o motor pode usar.

Tensão de alimentação CA/CC

A tensão de alimentação CA/CC visa alcançar uma operação sem falhas.

Corrente de saída contínua

Normalmente, o dispositivo transporta corrente sem ultrapassar as limitações de calor.

Tipos de ônibus

Você provavelmente já ouviu falar sobre os tipos de ônibus, que consistem em acessórios de tecnologia de ponta.

Entradas monofásicas/trifásicas

Geralmente, pode-se usar aplicações de baixa pressão ou alta pressão.

Frequência do controlador do motor

Os controladores de motores geralmente usam frequências que variam de 50 Hz a 400 Hz.

4.2 Especificação operacional

O desempenho dos controladores de motor depende do sistema de controle e da configuração do projeto. Pode-se adicionar diferentes tipos de controles manuais, como botões, jumpers, potenciômetros, etc. Alternativamente, pode-se usar controles de computador como um joystick, um painel digital e assim por diante.

4.3 Recursos

A escolha de um controlador de motor é flexível e depende das funções que você gostaria de incluir nele. Diferentes controladores de motor possuem recursos adicionais. Por exemplo, você pode optar pelo recurso de inicialização suave, que permite que você decida o tempo de inicialização do seu dispositivo.

Controladores de motor CC sem escova VS Controlador de motor CC escovado

Existem dois tipos principais de motores DC:escovado e sem escova. Os controladores de motores DC escovados estão entre os tipos mais antigos de controladores de motores. A retificação de motores de escova geralmente é realizada internamente pela fonte de alimentação CC. O controlador possui um rotor, algumas escovas e um eixo. A polaridade e a carga dessas escovas determinam a velocidade e a direção do motor.

Os controladores de motores CC sem escovas tornaram-se muito populares principalmente por causa de sua eficiência. Esses controladores de motor têm a mesma aparência que os controladores de motor escovado, mas sem as escovas. Os motores também apresentam circuitos especializados que controlam a direção e a velocidade. Precisamos melhorar a eficiência, motores sem escovas montados em torno do ímã do rotor.

A diferença entre um driver de motor e um controlador de motor?

Você precisa controlar qualquer eletrônica que contenha rodas ou outras peças motorizadas do microcontrolador. Como apontamos anteriormente, os chips padrão podem produzir apenas pequenas quantidades de corrente. Portanto, você não pode acionar motores diretamente de forma eficiente, independentemente de seu tamanho. É aí que entram os motoristas.

Drivers de motor usam chips maiores para lidar com níveis de corrente maiores e voltagens mais altas do que os 5V/3,3V usuais do microcontrolador. Com um driver de motor, você pode controlar uma carga mais massiva.

Então, como um driver de motor difere de um controlador de motor? Bem, os motoristas de motor simplesmente lidam com a capacidade de acionar os motores. Por outro lado, os controladores de motores possuem todos os circuitos lógicos construídos dentro deles. Você pode controlar os controladores do motor usando uma interface de nível superior, por exemplo, um sinal PWM, entrada analógica, USB, etc.

Controlador de velocidade variável

É drives de velocidade variável

Os acionamentos de velocidade ajustável

Microdrives

conversores de frequência

Inversores

7.1 Controlador de velocidade variável para motor CA

Como sugerimos anteriormente, os controladores de velocidade variável AC funcionam alternando a tensão e a frequência dos motores elétricos. Esses conversores de frequência têm muitas aplicações, incluindo correias transportadoras, bombas de piscinas, tornos, moinhos, compressores de ar, ventiladores HVAC, etc. Os controladores de velocidade CA são altamente eficientes em termos de energia, ao contrário dos sistemas de controle de frequência do motor CC. Não é de admirar que muitos designers agora optem por modernizar os controladores de velocidade DC com opções AC.

Diferentes tensões do controlador de velocidade do motor

Os controladores de velocidade do motor estão disponíveis em diferentes opções de tensão, incluindo 12 V, 24 V e 90 V. Embora todos os três tenham muitas semelhanças, também existem diferenças aparentes. No geral, todos os três recursos de design são quase da mesma maneira. A principal diferença é que um controlador de motor de 12 V geralmente consome duas vezes a corrente do que um motor de 24 V. Um controlador de motor de 90 V, por sua vez, remove a menor quantidade de corrente de sua fonte de volts. Para qualquer carga mecânica, há uma fonte de alimentação semelhante para os três. Ao escolher entre os três, o representante da empresa deve ser capaz de fornecer detalhes mais específicos, para que seja mais fácil para você tomar a decisão certa.

Em muitos casos, o preço dos controladores de velocidade do motor não difere significativamente, apesar de suas diferenças de tensão. É especialmente o caso quando você está comprando o controlador do motor para a mesma aplicação.

Os motores diferem na fiação, no entanto. Os fios de um controlador de motor de 24 V são normalmente menores do que os de um controlador de motor de 12 V. Apesar de seu tamanho, fios menores podem fornecer energia com eficiência.

Acionadores de partida

As partidas de motor estão atualmente entre as principais invenções para controle de motores. Os acionadores são dispositivos elétricos que controlam a energia elétrica necessária para dar partida em um motor. As ferramentas também ajudam a parar, reverter e proteger motores elétricos.

Geralmente, uma partida consiste em dois componentes principais:

• Contator

O contator controla a corrente que entra no motor. Este componente pode fazer ou interromper a energia no circuito elétrico.

• Relé de sobrecarga

Quando o motor consome muita corrente elétrica e superaquece, ele pode queimar. A função de um relé de sobrecarga é garantir que isso não aconteça.

9.1 Tipos de acionadores de motor?

Geralmente, existem dois tipos de partidas do motor. Estes são:

• Partidas Manuais

Assim como o nome sugere, as partidas manuais são dispositivos que requerem operação manual. As partidas são consideravelmente fáceis de operar e geralmente não precisam de intervenção especializada. O próprio dispositivo possui um botão que você usa ao ligar e desligar o equipamento. Alguns dos recursos que tornam as partidas manuais desejáveis ​​em relação a outros tipos de partidas incluem:

Seguro e econômico para operar.

Eles são compactos o suficiente para permitir uma ampla variedade de aplicações.

Oferecer sobrecarga baixa. Detecção para o motor, por isso está protegido contra danos.

Seu custo inicial é baixo.significativo

Eles vêm com uma escolha infinita de gabinetes.

• Acionadores de Motor Magnéticos

Os acionadores de motor magnéticos requerem controle eletromagnético. Normalmente, a partida do motor requer uma tensão mais baixa e mais segura para dar partida em comparação com a tensão do motor. Os acionadores de motor magnéticos possuem contatores elétricos e relés de sobrecarga para evitar correntes excessivas e superaquecimento.

Mais sobre controladores de motor

Como você viu no que abordamos nas seções anteriores, o assunto dos controladores de motores é vasto. Aqui estão mais algumas coisas que podem lhe interessar.

10.1 Controlador de motor Arduino

Os controladores de motor Arduino permitem que você acione DC de passo, motores de passo, solenóides e relés. Os controladores de motor são drivers duplos de ponte completa que acionam motores indutivos. Com uma placa Arduino, você pode acionar dois motores DC e controlar cada direção e velocidade. Este controlador de motor também permite medir a absorção de corrente de motores individuais, entre outras coisas.

10.2 Controlador de motor Sabertooth

Os controladores de motor Sabertooth estão entre os drivers de motor duplo mais versáteis e eficientes disponíveis. Esses controladores de motor funcionam bem com equipamentos de alta potência, por exemplo, robôs pesando até 300 libras. Com os controladores de motor Sabertooth, pode-se atingir correntes de pico de até 50 A por canal em poucos segundos. Esses controladores de motor possuem proteção térmica e de sobrecorrente, o que significa que você não precisa se preocupar com travamentos acidentais que podem matar o driver.

10.3 Controlador do motor de ignição

O controlador de motor Spark é um dos controladores de frequência de motor DC escovado mais acessíveis do mercado. Este controlador possui uma corrente contínua de 60A e possui refrigeração passiva. Outros recursos impressionantes incluem interruptores de limite bidirecionais que permitem controle inteligente e indicadores de status de LED. Esses recursos e outros tornam esses controladores de motor alguns dos mais populares do mercado.

10.4 Controlador de Motor Vex

Uma das características distintivas dos controladores de motor Vex é usar sinais PWM padrão para acionar o motor de arame. Ao usar esses controladores de motor, é melhor certificar-se de usar apenas um cabo de extensão de 3 fios entre o microcontrolador e o controlador de motor. Os recursos distintivos dos controladores U podem precisar de extensões mais longas; no entanto, você pode usar cabos de extensão de 2 fios entre o controlador e o motor.

10.5 Controlador de Motor Talon

Os controladores de motor Talon apresentam controle PID integrado, bem como protocolos de comunicação impressionantes. O que torna esses controladores tão desejáveis ​​é o quão compactos e leves eles são.

Controlador de Motor Tesla 10.6

Os controladores de motores Tesla estão entre as entradas recentes no mercado. Cada um desses controladores abriga um motor de propulsão de indução AC que gira até 16.000 RPM para unidades grandes e 18.000 RPM para opções menores e de baixa potência.

Os controladores de motor Tesla também apresentam o controlador/inversor, bem como o diferencial. Cada unidade possui uma substituição de placa controladora EV furtiva para comunicação eficiente do barramento CAN.

10.7 Controlador de Motor Raspberry Pi

Os controladores de motor de framboesa possuem um IC de alimentação H-Bridge duplo que controla cargas indutivas de até 5A por ponte única. Os dispositivos suportam uma faixa de tensão impressionantemente ampla (6V – 8V).

10.8 Controlador de Motor Curtis

O controlador de motor Curtis oferece controle de velocidade suave e eficiente para várias aplicações em veículos rodoviários. Esses controladores também são notavelmente silenciosos e econômicos. Os controladores de motor Curtis modernos usam a tecnologia MOSFET, daí os muitos benefícios anteriormente indisponíveis em modelos mais antigos.

10.9 Controlador de Motor SCR

Os controladores de energia SCR existem há mais de meio século. Inicialmente, esses controladores de energia só podiam lidar com várias centenas de watts. Hoje, os controladores de motor SCR podem consumir megawatts de energia. Atualmente, os controladores de motores SCR têm aplicações em uma ampla variedade de indústrias importantes.

Os controladores SCR apresentam um circuito de controle e tiristores. Esses controladores podem alternar a corrente em milissegundos, inúmeras vezes. Geralmente, os controladores SCR são mais acessíveis e mais confiáveis ​​do que os transformadores e contatores variáveis.

10.10 Controlador de velocidade do motor CA monofásico/controlador de motor duplo/controlador de motor trifásico

Com o avanço da tecnologia, os controladores de motores continuam a se tornar mais sofisticados. Os controladores de motores modernos têm desempenho mais alto, mais confortável e mais econômico do que os modelos anteriores. Esses controladores também estão disponíveis em uma variedade de soluções. Hoje, você pode encontrar controladores de motores monofásicos, duplos e trifásicos.

Os controladores de motores CA monofásicos ainda são a solução líder quando se trata de aplicações de movimentação de ar e compressores. Isso porque eles são amplamente disponíveis e econômicos. A maioria dos sistemas de baixo desempenho faz uso desses controladores.

Controladores de motores bifásicos e trifásicos entraram em cena e fizeram progressos consideráveis, embora comparativamente mais complexos e mais caros do que seus equivalentes monofásicos. Recentemente, no entanto, os engenheiros têm trabalhado para tornar todos os controladores de motores de fase tão eficientes quanto possível.

Aplicativos de controlador de motor

Você pode pensar em quase todas as áreas com um controlador de motor. Abaixo estão algumas das principais aplicações desses dispositivos.

11.1 Controladores de vários eixos

Esses dispositivos determinam, controlam e monitoram os requisitos de movimento.

11.2 Controladores de movimento robótico

Os controladores de movimento robóticos apresentam hardware e software altamente úteis em sistemas mecânicos.

11.3 Servoamplificadores

Os controladores de motor ajudam a gerar sinais analógicos que podem criar mais energia ou corrente elétrica.

11.4 Inversores

Os inversores são essenciais ao converter a entrada de energia CA em energia CC.

11.5 Microcontrolador

Um microcontrolador ajuda a regular o fluxo de dados digitais.

11.6 Retificadores Controlados por Silício (SCRs)

Um SCR funciona com um motor CC para ajustar CA para CC.

11.7 Processadores de sinal digital

Um microprocessador pode manipular dados em tempo real.

Isso inclui audiovisuais, pressão, calor e localização. O dispositivo então executa esses dados usando vários controles.

11,8 Modulação de largura de pulso

A modulação de largura de pulso também atende pelo termo controle escalar. Os controladores de motores podem converter tensão e frequência CA em CC, cuja operação é em curva senoidal.

Conclusão

O controlador de motores continuará a ser parte integrante de todos os tipos de indústrias, devido ao papel maciço em vários equipamentos e máquinas elétricas. Com todas as informações que incluímos neste guia completo, deve ser mais fácil decidir qual controlador de motor é mais adequado para suas aplicações. O que deve ser lembrado é que controladores diferentes têm recursos, requisitos de energia e aplicações diferentes.

Claro, é sempre benéfico procurar ajuda profissional sempre que você se sentir preso. Um passo significativo para garantir que o controlador de motor escolhido seja de alta qualidade é trabalhar com um fabricante de controlador de motor respeitável. Se você deseja obter mais informações sobre o controlador, pode entrar em contato conosco e podemos discutir mais conhecimento juntos.