Motor controller và Motor drive

Bộ điều khiển động cơ là gì?

Bộ điều khiển động cơ hay motor controller là thiết bị điều chỉnh hoạt động của động cơ điện. Trong các ứng dụng thang máy nhân tạo, bộ điều khiển động cơ thường đề cập đến các thiết bị được sử dụng kết hợp với tổng đài hoặc bộ truyền động tần số thay đổi để điều khiển hoạt động của động cơ chính.

Trình điều khiển động cơ là gì?

Trình điều khiển động cơ hay motor drive hoạt động như một giao diện giữa động cơ và mạch điều khiển. Động cơ yêu cầu lượng dòng điện cao trong khi mạch điều khiển hoạt động trên tín hiệu dòng điện thấp. Vì vậy, chức năng của trình điều khiển động cơ là lấy tín hiệu điều khiển dòng điện thấp và sau đó biến nó thành tín hiệu dòng điện cao hơn có thể điều khiển động cơ.

Mối quan hệ  giữa motor controllers và drives

Bộ điều khiển động cơ và Trình điều khiển động cơ là các thiết bị điện hoặc điện tử điều chỉnh tốc độ, mô-men xoắn và đầu ra vị trí của động cơ. Trình điều khiển  điều chỉnh nguồn điện đầu vào động cơ để đạt được công suất đầu ra mong muốn. Các mạch của bộ điều khiển thường được tích hợp với các mạch của trình điều khiển  như một khối độc lập. Do đó thuật ngữ Trình điều khiển động cơ và Bộ điều khiển động cơ thường được sử dụng thay thế cho nhau. Có bốn loại Trình điều khiển động cơ  và bộ điều khiển động cơ cơ bản: AC, DC, servo và Stepper, mỗi loại có một loại công suất đầu vào được sửa đổi thành chức năng đầu ra mong muốn để phù hợp với ứng dụng.

AC

Bộ điều khiển và Trình điều khiển động cơ AC là các thiết bị điện tử điều chỉnh công suất đầu vào cho động cơ bằng cách thường điều chỉnh tần số của nguồn điện cho động cơ nhằm mục đích điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn đầu ra. Các thông số kỹ thuật chính bao gồm ứng dụng dự kiến, chế độ vận hành truyền động, loại động cơ, loại biến tần, phân loại điện áp hệ thống vòng lặp, định mức công suất, giao diện truyền thông, cũng như thông số kỹ thuật điện đầu vào và đầu ra.

Bộ điều khiển và Trình điều khiển  động cơ AC được sử dụng chủ yếu trong các ứng dụng quy trình để điều khiển tốc độ của máy bơm, quạt, máy thổi, v.v … Chúng được gọi là bộ truyền động tốc độ thay đổi, bộ truyền động tần số điều chỉnh hoặc bộ biến tần AC. Bộ điều khiển, thường được tích hợp với mạch của trình điều khiển, cung cấp tín hiệu điều khiển cho biến tần.

DC

Bộ điều khiển và Trình điều khiển động cơ DC là các thiết bị điện thay đổi công suất đầu vào bằng cách điều chỉnh nguồn dòng điện xoay chiều hoặc không đổi thành đầu ra dòng điện một chiều, xung với thời lượng hoặc tần số xung khác nhau. Các thông số kỹ thuật chính bao gồm ứng dụng dự kiến, chế độ vận hành ổ đĩa, loại động cơ, hệ thống vòng lặp, phân loại điện áp, định mức công suất, loại tín hiệu đầu ra, giao diện truyền thông, cũng như thông số kỹ thuật điện đầu vào và đầu ra. Bộ điều khiển và Trình điều khiển động cơ DC được sử dụng chủ yếu để điều khiển tốc độ và mômen động cơ cho máy công cụ, xe điện, máy bơm, v.v. Bộ điều khiển, thường được tích hợp với mạch của trình điều khiển, cung cấp tín hiệu điều khiển cho biến tần.

Servor

Bộ điều khiển và Trình điều khiển động cơ Servo là các thiết bị điện tử điều chỉnh công suất đầu vào bằng cách điều chỉnh nguồn dòng điện không đổi hoặc xoay chiều thành đầu ra xung, dòng điện có thời lượng hoặc tần số xung khác nhau. Các thông số kỹ thuật chính bao gồm ứng dụng dự kiến, loại động cơ, chế độ vận hành ổ đĩa, hệ thống vòng lặp, định mức công suất, loại tín hiệu đầu ra, giao diện truyền thông, cũng như thông số kỹ thuật điện. Bộ điều khiển và truyền động động cơ servo được sử dụng chủ yếu trong các ứng dụng điều khiển chuyển động trong môi trường sản xuất và xây dựng, trong số các ứng dụng khác, và được sử dụng để điều khiển tốc độ, mô-men xoắn và vị trí của động cơ, và có thể được điều khiển AC hoặc DC. Động cơ servo được sử dụng trong nhiều ứng dụng bao gồm máy công cụ, định vị vi mô và robot, trong số nhiều loại máy móc khác, chẳng hạn như băng tải hoặc hệ thống truyền động trục chính. Bộ điều khiển, thường được tích hợp với mạch của trình điều khiển, cung cấp tín hiệu điều khiển cho biến tần. Ổ đĩa servo còn được gọi là bộ khuếch đại động cơ servo.

Stepper

Bộ điều khiển và Trình khiển động cơ bước là các thiết bị điện tử điều chỉnh công suất đầu vào bằng cách điều chỉnh nguồn dòng điện không đổi hoặc xoay chiều thành đầu ra dòng điện xung hoặc “bước”.

Các thông số kỹ thuật chính bao gồm ứng dụng dự kiến, loại động cơ, chế độ vận hành ổ đĩa, hệ thống vòng lặp, định mức công suất, loại tín hiệu đầu ra, giao diện truyền thông, cũng như thông số kỹ thuật điện.

Bộ điều khiển và Trình đk động cơ bước được sử dụng chủ yếu trong các ứng dụng điều khiển chuyển động trong môi trường sản xuất và xây dựng, trong số các ứng dụng khác, và được sử dụng để điều khiển tốc độ, mô-men xoắn và vị trí của động cơ. Chúng được sử dụng trong nhiều ứng dụng bao gồm máy công cụ, định vị vi mô và robot, trong số nhiều loại máy móc khác, chẳng hạn như băng tải hoặc thiết bị OEM. Bộ điều khiển, thường được tích hợp với mạch của trình điều khiển, cung cấp tín hiệu điều khiển cho biến tần. Trình điều khiển  bước còn được gọi là trình đk  xung và bộ khuếch đại bước. Bộ điều khiển bước còn được gọi là bộ chỉ số động cơ.

Ứng dụng và ngành công nghiệp

Không giống như động cơ servo và động cơ bước, hầu hết các động cơ AC và DC không yêu cầu bộ điều khiển hoặc Trình điều khiển động cơ ngoài bộ khởi động động cơ đơn giản nhất và các thiết bị bảo vệ tương tự.  Trình điều khiển  động cơ xoay chiều được sử dụng khi điều khiển tốc độ của động cơ xoay chiều là mong muốn vì việc điều khiển tốc độ trong động cơ cảm ứng xoay chiều không được thực hiện thường xuyên — một khi động cơ đã được chỉ định (theo số cực) thì tốc độ vận hành được nêu trên bảng tên. Mặt khác, động cơ DC có chổi than, về cơ bản có thể điều khiển tốc độ bằng cách chỉ thay đổi điện áp đến rôto và trường của động cơ. Điều này có thể được thực hiện với một phép tu từ đơn giản; không cần bộ điều khiển hoặc Trình điều khiển. Động cơ DC không chổi than mới hơn không được chuyển mạch cơ học và do đó yêu cầu Bộ điều khiển và Trình điều khiển để chuyển đổi từ trường bằng điện tử. Servomotors và steppers, bởi vì chúng là thiết bị định vị trái ngược với máy chuyển động quay, cũng yêu cầu bộ điều khiển và trình điều khiển cho hoạt động của chúng.

Trình đk động cơ xoay chiều được sử dụng để điều khiển tốc độ của động cơ dẫn động bơm, quạt, v.v. trong đó van hoặc bộ giảm chấn truyền thống có thể được sử dụng để điều tiết dòng chảy.  Trình đk động cơ AC được sử dụng để tăng hiệu suất bằng cách cài đặt tốc độ bơm, quạt, v.v. để phù hợp chính xác với yêu cầu.

Trình đk động cơ DC được sử dụng để điều khiển động cơ DC nam châm vĩnh cửu chạy từ nguồn AC. Động cơ điện một chiều có mô-men xoắn tốc độ thấp rất tốt, đặc biệt phù hợp với tời, cần trục, v.v … ở những nơi phải nâng tải mà không “khởi động”. Trước sự ra đời của điều khiển điện tử DC, động cơ DC chúng ta thường được ghép nối với nhau như một bộ động cơ-máy phát điện để tạo ra dòng điện một chiều thông qua động cơ cảm ứng AC.

Bộ điều khiển động cơ servomotor và  Trình đk dựa vào phản hồi từ động cơ servo để điều khiển vị trí, vận tốc, gia tốc, v.v. Các nhà sản xuất động cơ servomot thường cung cấp các bộ truyền động hoạt động với động cơ của họ. Mặc dù các bước không yêu cầu vòng phản hồi, nhưng một số lại sử dụng một vòng lặp. Các nhà sản xuất động cơ bước cũng thường cung cấp Trình đk cho các động cơ cụ thể của họ. Hầu hết các nhà sản xuất động cơ servo và động cơ bước đều cung cấp các biểu đồ làm hướng dẫn cho động cơ nào sẽ hoạt động với Trình đk nào.

Các thuộc tính quan trọng

Thiết bị bán dẫn

Nói chung, IGBT và SCR được sử dụng cho các thiết bị điện áp trung bình và cao, trong khi MOSFET được sử dụng trong các ứng dụng công suất thấp.

Input phase  của động cơ

Động cơ nói chung là máy điện một pha hoặc ba pha, đề cập đến pha của dòng điện xoay chiều cung cấp cho chúng. Động cơ bước là một ngoại lệ trong vấn đề này vì pha đề cập đến kiến trúc của chính động cơ bước, thường được mô tả là hai hoặc năm pha. Oriental Motors có một bài viết hay thảo luận về sự khác biệt, được trích dẫn dưới đây.

Vỏ bọc (Enclosures )

Vỏ bọc điện được quy định phù hợp với tiêu chí NEMA hoặc IEC về bảo vệ môi trường và sự xâm nhập.

Chế độ điều hành Drive

Như đã thảo luận ở trên,  Trình điều khiển  AC thường được thiết kế dưới dạng mô-men xoắn không đổi hoặc mô-men xoắn thay đổi tùy thuộc vào ứng dụng.

Nguồn:  https://www.thomasnet.com/articles/instruments-controls/types-of-motor-controllers-and-drives/