Accionamiento eléctrico (Electric motor drive)

Amplio rango de potencias desde fracciones de HP a cientos de HP

Amplio rango de aplicaciones

• Servo-mecanismos. Control de precisión (robótica, maquinas herramientas, etc)

• Variadores de velocidad. Control de flujo (bombeo, flujo de aire, etc)

Red de suministro

MotorElectrónicade potencia

SistemaSeñales de comando

Control de motores.

Introducción

Control de motores.

Introducción

Diferentes esquemas de control del flujo o presión sobre un sistema de bombeo

1/ 2 = Q1/ Q2 = n1/n2

T1/T2 = H1/H2 = n12/ n2

2

Control de presión Control de flujo

Control de motores.

Introducción

Actuadores para estiramiento por rodillos (Drives for rolling mills)Demanda alta precisión y alta capacidad de sobre-carga.Rápidos cambios de cargaCupla constante en amplios rangos de velocidad

Control de motores.

Introducción

Direct tension control Closed loop by DC-Drive

Control de motores.

Introducción

Variador de velocidad (Adjustable-speed drive)

•Control sin precisión de velocidad

•Procesos de control con gran respuesta temporal

Red de suministro

MotorElectrónicade potenciaControlador

Acondicionadorde aire

SalaSet Point

Temperatura y humedad

Temperatura y humedad ambiente

Accionamiento eléctrico (Electric motor drive)

Ejemplo en acondicionamiento de aire

Control de motores.

Introducción

Servo accionamiento (Servo drive)

•Precisión de velocidad y/o posición

•Tiempo de respuesta rápido

Red de suministro

MotorElectrónicade potencia

Sensoresvelocidad / posición

SistemaControlador

Mediciónde variables

Controladordel sistema

Set Point

Accionamiento eléctrico (Electric motor drive)

Control de motores.

Introducción

Mantenimiento Motor CC

Electrónica de potencia-Motor CC

Mantenimiento Motor AC

Electrónica de potencia-Motor AC

Reducción de costo

Costo actual Costo Futuro

Control de motores.

Introducción

Accionamiento eléctrico en motores de corriente continua (DC drive)

ImánPermanate

Accionamientos de armadura Alimentación de campo

Señales de comando

Accionamientos

sobre motores de CC

1 o 3 fases

Motor de CC

Señales de comando

Functional advantages such as high torque at low speed, light weight and low power loss turn DC-drives into the preferred solution for many applications.

Red

MotorElectrónicade potencia

SensoresVel/pos

Carga Mecánica

Controladorde vel/pos

Set Point

Controladorde corriente

+

-ia

ia* va

Servo accionamiento de continua.Excitación independiente

Accionamientos

sobre motores de CC

m Ea

Cabeza de bobinaLados activos

de bobina

N S Escobillas

Armadura + -

N S 0

SN

B()

S

0 /2

3/2 2

a’a

Principio de funcionamiento

Accionamientos

sobre motores de CC

l v

+

-

e

B

B

v

fq+ N S 0

r

+

- v

m

a

a’

Fuerza Electro-Motriz Inducida (femi)

dedt

.qf q v B r rr

´

( ) ( ). .

( ) 2 . . . ( ).

.a

m

a m

e B l v

e Bv

Nr

l r

Principio de funcionamiento

Accionamientos

sobre motores de CC

i

B B

i.dl

fem

dl

fem

N S

r

i

i m

F

F a

a’

.emf i dl B uurr r

2 . . . ( ).( ) 2. ( ).em

TT f r

N l r B i

Fuerza electromagnética. Cupla electromecánica

( ) ( )emf NilB

Principio de funcionamiento

Accionamientos

sobre motores de CC

B()

0

eaa’()=2.l.r.m.B()

0

ea()

Ea

T()

0

Tm

/2 3/2 2

+ -

Ea

N S

F

F

m

+ -

Ea

N S

m

a a’

a

a’

+ -

Ea

N S

F

F

m

a’ a

r

Principio de funcionamiento Femi- cupla motora

Accionamientos

sobre motores de CC

Excitación Independiente

N S

campo

armadura

Hipótesis•Despreciable efecto de reacción de armadura

•Linealidad magnética. Sin efectos de saturación

Accionamientos

sobre motores de CC

ea

LaRa

J

B

m Tm

va

ia

+

-

Característica Tm vs m

de estado estacionario

Modelo del motor CC. Excitación Independiente

Accionamientos

sobre motores de CC

Control de velocidad

Mediante resistencia externa (en serie con la armadura)

m

TmTL

0

Rext1

Rext2 Rext1< Rext2

Característica nominalRa

Accionamientos

sobre motores de CC

Control de velocidad

Mediante variación de la tensión de armadura

m

TmTL

0Característica nominal

Va1 > Va2

Vanominal

Va1

Va2

Accionamientos

sobre motores de CC

Control de velocidadMediante variación del flujo de campo. Debilitamiento de campo

m

TmTL

0Característica nominal

f2

f1 > f2

f1

fnominal

Accionamientos

sobre motores de CC

mN~2.N

IaN

TaN

VaN

PaN

TaN

EaN

fnominal f < fnominal

IaN.Ra

Accionamientos

sobre motores de CC

Modelo dinámico de pequeña señal del motor de cc

-TL

+

-

IaVa m

1

1 . as

Tm

1

1 . ms

1

aR1B

Ea

Accionamientos

sobre motores de CC

Modelo dinámico de pequeña señal del motor de cc

-TL

+

-

IaVa m

11 . as

Tm

1

1 . ms

1

aR1B

Ea

Accionamientos

sobre motores de CC

Respuesta temporal de la velocidad y la cupla motora

La=12mhRa=0.6

J=5kgm2

B=0.01Nms

Ke=Kaf=1.8

Accionamientos

sobre motores de CC

Respuesta temporal de la velocidad con motor de cc

Accionamientos

sobre motores de CC

Time

0s 0.1s 0.2s 0.3s 0.4s 0.5s 0.6s 0.7s 0.8s 0.9s 1.0s1 V(a_in) 2 I(Motor1.R_rot)

-200V

0V

200V

400V1

-40A

0A

40A

80A2

>>

V(Fan1:RPM)150V

200V

250V

SEL>>

velocidad

Tensión y corriente de armadura

Accionamientos

sobre motores de CC