电机控制器是什么？电机控制器作用和电机控制优点介绍

电机控制器是什么？尽管电动机在设计和功能上是相当简单的装置，但控制它们旋转时间和速度以及效率是一个微妙的过程。本指南将解释可用于先进电动机技术充分发挥潜力的驱动器和控制器。

电动机控制可以是电子的，也可以是机电的。电动机电动控制器是更简单的设备，依赖于物理接触来产生效果。这些包括开关、电磁铁和继电器。

然而，电子电动机控制具有更多的可调性、可编程性和与其他设备的通信能力，这使得广泛的控制系统集成成为可能。这些设备包括可变速驱动器、软启动器和脉宽调制器。本指南将重点介绍电子电机控制器。

交流电动机和直流电动机控制各自具有其自身的优点，尽管它们自然地具有不同的设计和特性来控制这些不同的电动机类型。

直流电动机速度控制相当简单。它实质上只是通过一个电位器调节供电电压，从而可以在电动机的全速范围内轻松设置轴的转速。对于带有磁场控制或磁场削弱的刷式直流电动机，这些直流电动机控制器还允许在这些速度设置中保持一致的转矩。

然而，直流电动机速度控制也有一些限制：

• 任何交流电源都需要使用整流器进行转换。
• 制动需要电路中的专用电阻器。

要改变DC电动机的方向，您需要一个继电器来切换电源极性，以及一个传感器来首先验证电动机已完全停止。

交流电动机控制通常更复杂、更昂贵。不过，交流电动机本身可能更经济，并且更容易连接到无处不在的交流主电源。如果您需要精确、按需制动和改变方向，交流电机控制器是更理想的选择。

由于这些电机控制器提供更多的可调性并且更为复杂，因此在安装时需要进行重要的调整。交流控制器通常还配备了与更广泛的控制系统轻松连接所需的功能，因此非常适合于快节奏、高度连接的环境。

变频驱动器是常见的交流电动机控制类型，分为两大类。

变频驱动器（VFDs）通过调节供电频率来调整电动机速度。VFDs通过整流器将供应的交流电源转换为直流，然后通过逆变器将其转换回所需频率的交流。VFDs通常在整个操作过程中保持电压与频率的比例以提供一致的扭矩。这使得电动机在广泛的速度范围和应用中都能提供强大的性能，但不适用于低速或保持扭矩（停止）应用。

矢量控制驱动器具有比VFDs更广泛的控制范围。它们具有用于分别控制电动机的磁化和产生扭矩的电流的算法，以在低速和保持扭矩时高效地将供电转换为扭矩，并减少热量积聚。

如今的先进电动机技术同样拥有先进的电动机控制。驱动器和控制器变得“更智能”，因为它们利用详细的反馈、算法和设备通信来实现对电动机速度、扭矩和能源使用的精确控制。

除了变频驱动器之外，电动机速度控制的关键组成部分是软启动器，它们在电动机启动和停止旋转时保护电动机。它们将电动机从静止位置缓慢推动出来，以避免由于快速承受大负载而产生的扭矩、电流和热量的大幅峰值。

还有一些先进的电机控制器，如智能电机控制器（IMCs）。这些是一种可编程的集成电路（IC）类型，它们可以根据持续收集的数据提供电动机速度或扭矩的控制命令。IMCs可以与无刷直流电动机和多相交流电动机一起使用，因此非常灵活。

在加热、通风和空调（HVAC）应用中，IMC速度控制非常有用。例如，对于具有风量输出目标的风扇，IMCs可以精确控制风扇速度以实现这些输出。这比只能以最大速度运行的风扇更高效，后者要么需要手动调节气流，要么需要定期开关风扇以满足流量目标。

存在用于精确计算电动机轴位置以可靠地达到高扭矩/低速应用最大扭矩但涉及更少传感器的算法。这使得安装更廉价，同时故障点更少。

智能电机控制器还涵盖电动机消耗的能源。先进的电机控制器可以根据能源使用情况设定电动机运行，并监视电动机使用该能源达到的速度和扭矩。当性能开始下降时，这些控制系统可以在更广泛的系统中创建警报，以便操作人员调查这些问题。这在预测性维护中发挥作用，因为您可以在它们造成更昂贵的问题之前检测并解决电动机问题。

随着我们越来越依赖电动机来取代更多碳排放密集型设备，我们同样需要它们尽可能地高效运行以进一步减少能源使用。这将需要强大、智能的电动机控制。

先进的电动机控制还将在工业4.0和维护策略（如预防性、预测性和精密维护）中发挥作用。公司将寻求最大化设备投资的回报，这将需要仔细监控电动机运行条件，并通过正确的电机控制器优化其输出。此外，可以相互通信并与更广泛的中央控制系统通信的电机控制器在审查系统健康状况和性能方面至关重要。

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