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

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