Control de motores. Introducciأ³ 2016. 4. 25.آ  Accionamiento elأ©ctrico en motores de...

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  • 1

    Control de motores. Introducción

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

  • 2

    1/ 2 = Q1/ Q2 = n1/n2 T1/T2 = H1/H2 = n12/ n22

    Control de motores. Introducción

    Control de presión Control de flujo

  • 3

    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 carga Cupla constante en amplios rangos de velocidad

  • 4

    Control de motores. Introducción

    Direct tension control Closed loop by DC-Drive

  • 5

    Control de motores. Introducción

    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

    MotorElectrónica de potencia

    SistemaSeñales de comando

  • 6

    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

    MotorElectrónica de potenciaControlador

    Acondicionador de aire

    SalaSet Point

    Temperatura y humedad

    Temperatura y humedad ambiente

    Accionamiento eléctrico (Electric motor drive)

    Ejemplo en acondicionamiento de aire

  • 7

    Servo accionamiento (Servo drive)

    •Precisión de velocidad y/o posición

    •Tiempo de respuesta rápido

    Control de motores. Introducción

    Red de suministro

    MotorElectrónica de potencia

    Sensores velocidad / posición

    SistemaControlador

    Medición de variables

    Controlador del sistema

    Set Point

    Accionamiento eléctrico (Electric motor drive)

  • 8

    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

  • 9

    Accionamiento eléctrico en motores de corriente continua (DC drive)

    Imán Permanate

    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.

  • 10

    Accionamientos sobre motores de CC

    Red

    MotorElectrónica de potencia

    Sensores Vel/pos

    Carga Mecánica

    Controlador de vel/pos

    Set Point

    Controlador de corriente

    +

    - ia

    ia* va

    Servo accionamiento de continua. Excitación independiente

  • 11

    m Ea

    Cabeza de bobina Lados activos

    de bobina

    N S Escobillas

    Armadura + -

    Accionamientos sobre motores de CC

    N S 0

    S N

    B()

    S

    0 /2 

    3/2 2

    a’a

    Principio de funcionamiento

  • 12

    l v

    +

    -

    e

    B

    B

    v

    fq+

    Accionamientos sobre motores de CC

    N S 0

    r

    +

    - v

    m

    a

    a’

    Fuerza Electro-Motriz Inducida (femi)

    de dt 

     .qf q v B    

    ´

    ( ) ( ). .

    ( ) 2 . . . ( ) .

    .a m

    a m

    e B l v

    e B v

    N r

    l r

     

       

     

    Principio de funcionamiento

  • 13

    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   

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

    T T f r

    N l r B i  

     

    Fuerza electromagnética. Cupla electromecánica

    ( ) ( )emf NilB 

    Principio de funcionamiento

  • 14

    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

    Accionamientos sobre motores de CC Principio de funcionamiento Femi- cupla motora

  • 15

    Accionamientos sobre motores de CC

    Excitación Independiente

    N S

    campo

    armadura

    Hipótesis •Despreciable efecto de reacción de armadura

    •Linealidad magnética. Sin efectos de saturación

  • 16

    Accionamientos sobre motores de CC

    Excitación Independiente

    ea

    LaRa

    J

    B

    m Tm

    va

    ia

    +

    -

    Característica Tm vs m de estado estacionario

    Modelo del motor CC

  • 17

    Accionamientos sobre motores de CC

    Excitación Independiente

    Control de velocidad

    Mediante resistencia externa (en serie con la armadura)

    m

    TmTL

    0

    Rext1

    Rext2 Rext1 < Rext2

    Característica nominalRa

  • 18

    Accionamientos sobre motores de CC

    Excitación Independiente Control de velocidad

    Mediante variación de la tensión de armadura

    m

    TmTL

    0 Característica nominal

    Va1 > Va2

    Vanominal

    Va1 Va2

  • 19

    Accionamientos sobre motores de CC

    Excitación Independiente Control de velocidad Mediante variación del flujo de campo. Debilitamiento de campo

    m

    TmTL

    0 Característica nominal

    f2

    f1 > f2

    f1 fnominal

  • 20

    Accionamientos sobre motores de CC

    Excitación Independiente

    mN ~2.N

    IaN TaN

    VaN

    PaN

    TaN

    EaN

    fnominal f < fnominal

    IaN .Ra

  • 21

    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

    aR 1 B

    Ea

  • 22

    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

    aR 1 B

    Ea

  • 23

    Accionamientos sobre motores de CC Respuesta temporal de la velocidad y la cupla motora

    La=12mh Ra=0.6

    J=5kgm2

    B=0.01Nms

    Ke=Kaf =1.8

  • 24

    Accionamientos sobre motores de CC Respuesta temporal de la velocidad con motor de cc

  • 25

    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 1.0s 1 V(a_in) 2 I(Motor1.R_rot)

    -200V

    0V

    200V

    400V 1

    -40A

    0A

    40A

    80A 2

    >>

    V(Fan1:RPM) 150V

    200V

    250V

    SEL>>

    velocidad

    Tensión y corriente de armadura

    Slide Number 1 Slide Number 2 Slide Number 3 Slide Number 4 Slide Number 5 Slide Number 6 Slide Number 7 Slide Number 8 Slide Number 9 Slide Number 10 Slide Number 11 Slide Number 12 Slide Number 13 Slide Number 14 Slide Number 15 Slide Number 16 Slide Number 17 Slide Number 18 Slide Number 19 Slide Number 20 Slide Number 21 Slide Number 22 Slide Number 23 Slide Number 24 Slide Number 25