La guía completa del controlador de motor

¿Qué es un controlador de motor?

Un controlador de motor se refiere a un dispositivo eléctrico que regula el par, la velocidad del motor y la salida del equipo. Los controladores de motor generalmente vienen con medios manuales o automáticos para detener o arrancar el motor.

¿Qué hace que los controladores de motor sean tan esenciales? Bueno, sin estos dispositivos, el motor no tiene la protección necesaria contra sobrecargas. Una sobrecarga puede provocar fallas eléctricas que podrían dañar los equipos electrónicos.

La mayoría de los motores requieren al menos varios amperios para funcionar bien. Desafortunadamente, los microcontroladores solo pueden proporcionar alrededor de 0,1 amperios, que es muy poco. Un controlador de motor puede ayudarlo a lograr la cantidad necesaria de amperios.

Tipos de Controlador de Motor

Hay cuatro tipos principales de controladores de motor. Echemos un vistazo más de cerca a cada uno de ellos.

2.1 Controladores de motores de CA

Los controladores de motores de CA modifican la potencia de entrada a los motores. Lo logran ajustando la frecuencia de la energía que ingresa al motor. El objetivo de eso es regular la velocidad y el par. Otros nombres para los controladores de CA incluyen inversores de CA, controladores de velocidad variable y controladores de frecuencia ajustable.

2.2 Controlador de motores de CC

Al igual que los controladores de motores de CA, los controladores de motores de CC también ajustan la potencia de entrada. Los controladores de motores de CC cambian o alteran la fuente de corriente para dirigir la salida de corriente o frecuencia. Un controlador de motor de CC controla eficientemente el par y la velocidad del motor.

2.3 Controlador de servomotores

Un controlador de servomotor se refiere a un dispositivo electrónico que modifica la potencia de entrada ajustando o regulando la fuente de corriente a la salida de frecuencia, pulsada o corriente deseada. Al igual que los controladores de motores de CA y CC, los controladores de servomotos son ideales para aplicaciones específicas. Un controlador de servomotor es adecuado para aplicaciones de control de movimiento, especialmente en las industrias de fabricación y construcción. Estos controladores controlan posiciones, pares y velocidades del motor.

2.4 Controladores de motores paso a paso

Un controlador de motor paso a paso es un dispositivo electrónico que controla la potencia de entrada. El controlador lo hace ajustando la fuente de corriente a una salida de corriente escalonada. Los controladores de motores paso a paso son especialmente ideales en entornos de fabricación y construcción. Al igual que otros controladores de esta lista, los controladores de motores paso a paso controlan la posición, el par y la velocidad de los motores. Otro nombre para los controladores de motores paso a paso es indexadores de motores.

¿Cómo funciona un controlador de motor?

La mayoría de los diseñadores e ingenieros principiantes no entienden cómo funcionan los controladores de motor. Curiosamente, es mucho más fácil de lo que piensas. Veamos el tema en profundidad.

3.1 Controlador de dirección a través del puente H

Este proceso de control de motores de CC se encuentra entre los más sencillos. El proceso involucra dos pares de interruptores. Cada vez que conectas un par de botones, el circuito se completa y genera energía.

Para hacer un motor de 4 secciones, puede mezclar y combinar los interruptores o cambiar sus polaridades. Los usuarios también pueden cambiar el tamaño de los puentes H para adaptarlos a sistemas más pequeños.

3.2 Controlador de velocidad mediante modulación de ancho de pulso (PWM)

Los circuitos PWM controlan la velocidad del motor arrancando o limitando el voltaje del suministro de PCB. Estos circuitos tienen un efecto suavizante a través de la inducción de la bobina. Es posible combinar circuitos PWM con puentes H cuando desee cambiar la velocidad, la dirección o el frenado.

3.3 Controlador de armadura mediante resistencia variable

Otra forma de cambiar la velocidad del motor de CC implica cambiar la moneda que pasa por la bobina o la armadura. La velocidad del eje puede variar según el suministro de corriente. Eso es porque es proporcional al campo magnético generado por la corriente presente en la armadura.

Considere agregar resistencias a la armadura si desea limitar la velocidad del motor. Para aumentar el ritmo, agregue una resistencia de estator.

Agregar resistencias a la bobina de la armadura significa que está generando más calor y perdiendo energía. Es por eso que este método puede ser ineficiente.

3.4 Apagar el motor

Para apagar el motor, simplemente corte el suministro de voltaje a la PCB. También puede abrir los interruptores del motor. Puede abrir un interruptor conectado a dos.

3.5 Frenado de motores

Cuando se trata del frenado del motor, puede adoptar uno de los tres métodos. El primero es el frenado dinámico. Este método consiste en cortar la fuente de alimentación del motor.

El segundo tipo de frenado se conoce como frenado por inyección. Este método solo se aplica al control de motores de CA. Después de desconectar la alimentación y suministrar alimentación de CC; en su lugar, crea un campo magnético que reduce la velocidad o detiene el motor al cambiar la dirección en que gira el motor.

También hay frenado regenerativo que funciona de la misma manera que el frenado dinámico. Corta la fuente de alimentación y luego la envía de vuelta al suministro a través del motor giratorio. El frenado regenerativo puede cargar la batería. La batería entonces suministrará corriente al motor.

Criterio de selección del controlador del motor

¿Qué criterio debe utilizar al seleccionar los controladores de motor? Discutimos dos en esta sección.

4.1 Especificaciones eléctricas

Cuando se trata de especificaciones eléctricas, algunos de los problemas a los que debe prestar atención incluyen:

Voltaje máximo de salida

La salida del dispositivo en cuestión siempre debe coincidir con la salida de todo el sistema.

Potencia nominal

La potencia más alta que el motor puede utilizar.

Tensión de alimentación CA/CC

El voltaje de suministro de CA/CC tiene como objetivo lograr un funcionamiento impecable.

Corriente de salida continua

Por lo general, el dispositivo transporta corriente sin superar las limitaciones de calor.

Tipos de autobuses

Probablemente haya oído hablar de los tipos de autobuses, que consisten en un accesorio de tecnología de punta.

Entradas monofásicas/ trifásicas

En general, se pueden usar aplicaciones de baja o alta presión.

Frecuencia del controlador del motor

Los controladores de motor suelen utilizar frecuencias que oscilan entre 50 Hz y 400 Hz.

4.2 Especificaciones de funcionamiento

El rendimiento de los controladores de motor depende del sistema de control y la configuración del diseño. Se pueden agregar diferentes tipos de controles manuales, como perillas, puentes, potenciómetros, etc. Alternativamente, se pueden usar controles de computadora como un joystick, un panel digital, etc.

4.3 Características

La elección de un controlador de motor es flexible y depende de las funciones que le gustaría incluir en él. Diferentes controladores de motor tienen características adicionales. Por ejemplo, puede optar por la función de inicio suave, que le permite decidir la cantidad de tiempo de encendido de su dispositivo.

Controladores de motores de CC sin escobillas VS Controladores de motores de CC con escobillas

Hay dos tipos principales de motores de CC:con escobillas y sin escobillas. Los controladores de motores de CC con escobillas se encuentran entre los tipos más antiguos de controladores de motores. La rectificación de los motores de las escobillas generalmente se realiza internamente mediante la fuente de alimentación de CC. El controlador presenta un rotor, algunos cepillos y un eje. La polaridad y la carga de estas escobillas determinan la velocidad y dirección del motor.

Los controladores de motores de CC sin escobillas se han vuelto muy populares principalmente debido a su eficiencia. Estos controladores de motor tienen la misma apariencia que los controladores de motor con escobillas pero sin las escobillas. Los motores también cuentan con circuitos especializados que controlan la dirección y la velocidad. Necesitamos mejorar la eficiencia, motores sin escobillas instalados alrededor del imán del rotor.

¿La diferencia entre un controlador de motor y un controlador de motor?

Debe controlar cualquier dispositivo electrónico que contenga ruedas u otras partes motorizadas desde el microcontrolador. Como señalamos anteriormente, los chips estándar solo pueden generar pequeñas cantidades de corriente. Por lo tanto, no puede conducir motores de manera eficiente directamente, independientemente de su tamaño. Ahí es donde entran los conductores de motor.

Los controladores de motor usan chips más grandes para manejar mayores niveles de corriente y voltajes más altos que los 5V/3.3V habituales del microcontrolador. Con un controlador de motor, puede controlar una carga más masiva.

Entonces, ¿en qué se diferencia un controlador de motor de un controlador de motor? Bueno, los controladores de motor simplemente manejan la capacidad de conducir los motores. Por otro lado, los controladores de motor tienen todos los circuitos lógicos incorporados. Puede controlar los controladores de motor utilizando una interfaz de nivel superior, por ejemplo, una señal PWM, entrada analógica, USB, etc.

Controlador de velocidad variable

Son variadores de velocidad

Los variadores de velocidad regulables

Microunidades

Accionamientos de CA

Inversores

7.1 Controlador de velocidad variable para motores de CA

Como insinuamos anteriormente, los controladores de velocidad variable de CA funcionan alternando el voltaje y la frecuencia de los motores eléctricos. Estos variadores de frecuencia tienen muchas aplicaciones, incluidas cintas transportadoras, bombas para piscinas, tornos, molinos, compresores de aire, ventiladores HVAC, etc. Los controladores de velocidad de CA son muy eficientes desde el punto de vista energético, a diferencia de los sistemas de control de frecuencia de motores de CC. No es de extrañar que muchos diseñadores ahora opten por actualizar los controladores de velocidad de CC con opciones de CA.

Diferentes voltajes del controlador de velocidad del motor

Los controladores de velocidad del motor están disponibles en diferentes opciones de voltaje, incluidos 12 V, 24 V y 90 V. Si bien los tres tienen muchas similitudes, también hay diferencias aparentes. En general, las tres características de diseño son casi iguales. La principal diferencia es que un controlador de motor de 12 V generalmente consume el doble de corriente que un motor de 24 V. Un controlador de motor de 90 V, a su vez, elimina la menor cantidad de corriente de su suministro de voltios. Para cualquier carga mecánica dada, hay una fuente de alimentación similar para los tres. Al elegir entre los tres, el representante de la empresa debería poder proporcionar detalles más específicos, para que le resulte más fácil tomar la decisión correcta.

En muchos casos, el precio de los controladores de velocidad del motor no difiere significativamente, a pesar de sus diferencias de voltaje. Es especialmente el caso cuando compra el controlador de motor para la misma aplicación.

Sin embargo, los motores difieren en el cableado. Los cables de un controlador de motor de 24 V suelen ser más pequeños que los de un controlador de motor de 12 V. A pesar de su tamaño, los cables más pequeños pueden entregar energía de manera eficiente.

Arrancadores de motor

Los arrancadores de motor se encuentran actualmente entre los principales inventos para el control de motores. Los arrancadores son dispositivos eléctricos que controlan la potencia eléctrica necesaria para arrancar un motor. Las herramientas también ayudan a detener, invertir y proteger los motores eléctricos.

Generalmente, un comienzo consta de dos componentes principales:

• Contactor

El contactor controla la corriente que entra al motor. Este componente puede generar o interrumpir la energía en el circuito eléctrico.

• Relé de sobrecarga

Cuando el motor consume demasiada corriente eléctrica y se sobrecalienta, puede quemarse. La función de un relé de sobrecarga es garantizar que esto no suceda.

9.1 ¿Tipos de arrancadores de motor?

Generalmente, hay dos tipos de arranques de motor. Estos son:

• Arrancadores Manuales

Tal como sugiere su nombre, los arrancadores manuales son dispositivos que requieren una operación manual. Los arrancadores son considerablemente fáciles de operar y, por lo general, no necesitan la intervención de un experto. El dispositivo en sí tiene un botón que usas cuando enciendes y apagas el equipo. Algunas de las características que hacen que los arrancadores manuales sean más deseables que otros tipos de arrancadores incluyen:

Seguro y económico de operar.

Son lo suficientemente compactos para permitir una amplia variedad de aplicaciones.

Oferta sobrecarga baja. Detección para el motor, por lo que está a salvo de daños.

Su costo inicial es bajo.significativo

Vienen con una variedad infinita de gabinetes.

• Arrancadores de motor magnéticos

Los arrancadores de motor magnéticos requieren control electromagnético. Por lo general, el arrancador de motor requiere un voltaje más bajo y más seguro para arrancar en comparación con el voltaje del motor. Los arrancadores de motor magnéticos tienen contactores eléctricos y relés de sobrecarga para evitar que se sobrecalienten o tengan una corriente excesiva.

Más información sobre controladores de motores

Como ha visto en lo que hemos cubierto en las secciones anteriores, el tema de los controladores de motor es muy amplio. Aquí hay algunas cosas más que pueden interesarle.

10.1 Controlador de motores Arduino

Los controladores de motor Arduino le permiten controlar CC paso a paso, motores paso a paso, solenoides y relés. Los controladores de motor son controladores duales de puente completo que impulsan motores inductivos. Con una placa Arduino, puede conducir dos motores de CC y controlar cada dirección y velocidad. Este controlador de motor también le permite medir la absorción de corriente de motores individuales, entre otras cosas.

10.2 Controlador de motor de dientes de sable

Los controladores de motor Sabertooth se encuentran entre los controladores de motor dual más versátiles y eficientes disponibles. Estos controladores de motor funcionan bien con equipos de alta potencia, por ejemplo, robots que pesan hasta 300 libras. Con los controladores de motor Sabertooth, se pueden alcanzar picos de corriente de hasta 50 A por canal en unos pocos segundos. Estos controladores de motor cuentan con protección térmica y contra sobrecorriente, lo que significa que no necesita preocuparse por las paradas accidentales que podrían matar al conductor.

10.3 Controlador de motor de chispa

El controlador de motor Spark es uno de los controladores de frecuencia de motor de CC con escobillas más asequibles que existen. Este controlador presenta una corriente continua de 60A y tiene enfriamiento pasivo. Otras características impresionantes incluyen interruptores de límite bidireccionales que permiten un control inteligente e indicadores LED de estado. Estas características y otras hacen de estos controladores de motor algunos de los más populares del mercado.

10.4 Controlador de motor Vex

Una de las características distintivas de los controladores de motor Vex es el uso de señales PWM estándar para impulsar el motor de cable. Al usar estos controladores de motor, es mejor asegurarse de usar solo un cable de extensión de 3 hilos entre el microcontrolador y el controlador de motor. Las características distintivas de los controladores U pueden necesitar extensiones más largas; sin embargo, puede usar cables de extensión de 2 hilos entre el controlador y el motor.

Controlador de motor Talon 10.5

Los controladores de motor Talon cuentan con control PID integrado, así como impresionantes protocolos de comunicación. Lo que hace que estos controladores sean tan deseables es lo compactos y livianos que son.

Controlador de motores 10,6 Tesla

Los controladores de motor Tesla se encuentran entre las entradas recientes en el mercado. Cada uno de estos controladores alberga un motor de propulsión de inducción de CA que gira hasta 16 000 RPM para unidades grandes y 18 000 RPM para opciones más pequeñas y de bajo consumo.

Los controladores de motor Tesla también incluyen el controlador/inversor y el diferencial. Cada unidad tiene un reemplazo de la placa del controlador Stealth EV para una comunicación de bus CAN eficiente.

Controlador de motores Raspberry Pi 10.7

Los controladores de motor de frambuesa tienen IC de potencia de puente H dual que controla cargas inductivas de hasta 5 A por puente único. Los dispositivos admiten un rango de voltaje impresionantemente amplio (6V - 8V).

10.8 Controlador de motor Curtis

El controlador de motor Curtis ofrece un control de velocidad suave y eficiente para varias aplicaciones de vehículos en carretera. Estos controladores también son notablemente silenciosos y rentables. Los controladores de motor Curtis modernos utilizan la tecnología MOSFET, de ahí los muchos beneficios que antes no estaban disponibles en los modelos más antiguos.

10.9 Controlador de motores SCR

Los controladores de potencia SCR existen desde hace más de medio siglo. Inicialmente, estos controladores de potencia solo podían manejar varios cientos de vatios. Hoy en día, los controladores de motor SCR pueden consumir megavatios de potencia. Actualmente, los controladores de motor SCR tienen aplicaciones en una amplia variedad de industrias importantes.

Los controladores SCR cuentan con un circuito de control y tiristores. Estos controladores pueden cambiar la corriente en milisegundos, innumerables veces. En general, los controladores SCR son más asequibles y más confiables que los transformadores y contactores variables.

10.10 Controlador de velocidad de motor de CA monofásico/Controlador de motor dual/Controlador de motor trifásico

Con el avance de la tecnología, los controladores de motores continúan volviéndose más sofisticados. Los controladores de motor modernos tienen un rendimiento superior, más cómodo y más rentable que los modelos anteriores. Estos controladores también están disponibles en una variedad de soluciones. En la actualidad, puede encontrar controladores de motores monofásicos, bifásicos y trifásicos.

Los controladores de motores de CA monofásicos siguen siendo la solución líder cuando se trata de aplicaciones de compresores y movimiento de aire. Eso es porque están ampliamente disponibles y son rentables. La mayoría de los sistemas de bajo rendimiento utilizan estos controladores.

Los controladores de motores bifásicos y trifásicos han entrado en escena y han hecho un progreso considerable, aunque comparativamente más complejos y más caros que sus contrapartes monofásicos. Recientemente, sin embargo, los ingenieros han estado trabajando para hacer que los controladores de motores de todas las fases sean lo más eficientes posible.

Aplicaciones de controlador de motor

Puede pensar en casi todas las áreas que tienen un controlador de motor. A continuación se muestran algunas de las principales aplicaciones de estos dispositivos.

11.1 Controladores multieje

Estos dispositivos determinan, controlan y vigilan los requisitos de movimiento.

11.2 Controladores de movimiento robótico

Los controladores de movimiento robótico cuentan con hardware y software que son muy útiles en sistemas mecánicos.

11.3 Servoamplificadores

Los controladores de motor ayudan a generar señales analógicas que luego pueden generar más potencia o corriente eléctrica.

11.4 Unidades de inversor

Los convertidores de frecuencia son esenciales cuando se convierte la entrada de alimentación de CA en alimentación de CC.

11.5 Microcontrolador

Un microcontrolador ayuda a regular el flujo de datos digitales.

11.6 Rectificadores controlados por silicio (SCR)

Un SCR funciona con un motor de CC para hacer un ajuste fino de CA a CC.

11.7 Procesadores de señales digitales

Un microprocesador puede manipular datos en tiempo real.

Eso incluye audiovisuales, presión, calor y ubicación. Luego, el dispositivo ejecuta estos datos usando varios controles.

11.8 Modulación de ancho de pulso

La modulación de ancho de pulso también se conoce con el término control escalar. Los controladores de motores pueden convertir el voltaje y la frecuencia de CA en CC, cuya operación es en una curva sinusoidal.

Conclusión

El controlador de motor seguirá siendo una parte integral de todo tipo de industrias, dado el papel masivo en varios equipos y maquinaria eléctricos. Con toda la información que hemos incluido en esta guía completa, debería ser más fácil decidir qué controlador de motor es el más adecuado para sus aplicaciones. Lo que debe tener en cuenta es que los diferentes controladores tienen diferentes características, requisitos de energía y aplicaciones.

Por supuesto, siempre es beneficioso buscar ayuda profesional cada vez que se sienta atascado. Un paso significativo para garantizar que el controlador de motor que elija sea de la mejor calidad es trabajar con un fabricante de controladores de motor de confianza. Si desea obtener más información sobre el controlador, puede comunicarse con nosotros y podemos analizar más conocimientos juntos.