Control Electronico De Motores Electricos

Control electrónico de motores eléctricos.

Introducción:

Algunas cargas industriales que requieren ser accionadas por motores eléctricos, necesitan que éstos operen con distintos pares y velocidades, en ambos sentidos de rotación (normal y contrario) y eventualmente sean frenados. En el caso de las máquinas de corriente directa, los motores deben poder operar en el sentido de las manecillas del reloj o en sentido contrario y en ciertos casos como generador.

En el diseño de los sistemas de control de motores eléctricos, ya sea electromagnético o electrónico, se trata de variar la velocidad y el par en la forma más suave posible, es decir en una forma continua, sin variaciones bruscas para satisfacer los requerimientos de la carga, la incorporación de los dispositivos semiconductores en el control de motores eléctricos ha producido un cambio importante en el concepto de control de las máquinas eléctricas, ya que además de ser confiables resultan de aplicación relativamente económica. En este capítulo se trata de introducir algunos de los conceptos importantes del control de motores eléctricos.

En el caso de los motores de C.D. el control se basa en la variación del voltaje y la corriente, en las máquinas de corriente alterna, el control se efectúa frecuentemente variando el voltaje y la frecuencia. En cuanto a las razones para aplicar motores de corriente alterna en lugar de motores de corriente directa en algunos procesos de control, se puede mencionar las siguientes:

Las máquinas de corriente alterna no requieren de conmutador, en consecuencia necesitan menos mantenimiento.

En general las máquinas de corriente alterna pesan menos que las de corriente directa y también cuestan menos.

Esquemas para el control de velocidad de motores de inducción.

Circuitos de control en corriente alterna.

Fig. A. Control de media onda.

Fig. B. Control de onda completa con 2 CSRs.

Fig. C. Control de onda completa con TRIAC.

Sistemas de rectificación-inversión.

Estos sistemas rectifican la frecuencia entrante en la línea de alimentación a C.D-- y la C.D-- se reconvierte a CA~ por medio de un inversor. El inversor puede ser auto conmutado generando por su propia frecuencia o puede ser naturalmente conmutado por las variaciones del motor que se acciona.

Control de velocidad de un motor universal con SCR.

En términos generales se puede afirmar que en el llamado control electrónico de motores eléctricos, existe para una misma función distintos circuitos o un circuito con variantes, esto se debe principalmente a que los componentes que intervienen son de distintos fabricantes y esto es lo que establece algunas de las diferencias. Un sistema de control de este tipo es de media onda debido a que el rectificador del silicio controlado permite el paso de pulsos alternos de la línea de alimentación. Estos pulsos unidireccionales son partes fraccionables de las alteraciones, tan larga es la fracción gobernada por el tiempo en el ciclo de corriente alterna, como el SCR es disparado. Este tiempo está en parte, determinado por el desplazamiento de fase producido en la unión de c1 y p1 con respecto al cátodo del SCR. El control de este desfasamiento de fase se obtiene por el control de p1.

Circuito de control de velocidad con SCR, tipo general electric para motor universal.

Aun cuando el motor reciba energía pulsante por medio de la acción de este circuito, el índice o capacidad de repetición de los pulsos es lo suficientemente rápida como para desarrollar un par esencialmente suave. En la medida que el SCR dispare en el ciclo de C.A ~, se reduce la corriente promedio a través del motor. Se desarrolla menor par interno y la velocidad se reduce por lo tanto. En tal sistema de media onda, la velocidad más alta del motor es menos que si el motor se conectara directamente a la línea de alimentación, esto en realidad resulta obvio por las siguientes consideraciones: la velocidad más alta se obtendría con el SCR conduciendo al total de los 180 grados de cada alternación de C.A. ~, pero el SCR operando de esta forma podría simular a un diodo rectificador de ordinario. El motor entonces “podría ver” a una simple fuente de alimentación de media onda. La rectificación de media onda hace que sólo el 45% de la corriente promedio esté disponible a la carga con respecto a la conexión directa a la fuente de alimentación (el concepto de corriente promedio se usa en lugar del de valor eficaz de corriente, debido a que durante la operación, el par depende de una corriente promedio).

En algunas aplicaciones se conecta un switch a través del SCR con objeto de proporcionar la opción de operación del motor a plena potencia.

Aun con la baja eficiencia de la rectificación de media onda, el proceso se representa con muy poca disipación de energía, por lo tanto, un sistema de control como el de la figura anterior es mucho más eficiente que un sistema de control de velocidad a base de un simple reóstato. La característica básica par-velocidad del motor no se altera en forma apreciable. En forma global el resultado es que en motores grandes, el control por este método se puede hacer con una mínima disipación de calor.

En el circuito, el bulbo de neón usado, debido a su voltaje de encendido, es relativamente inmune a los incendios erráticos. Esto es algunas veces una importante consideración debido a los transitorios impuestos a la línea por el chisporroteo en las escobillas.

Control de velocidad regulada para motores universales.

El control de velocidad de motores universales tiene algunas variantes en su circuito como se ha dicho antes, una alternativa la presentan los llamados circuitos retroalimentados como el mostrado en la figura.

Control de velocidad con retroalimentación a base de SCR, tipo general electric para motor universal.

Aun cuando no existe una conexión obvia entre la salida y la entrada, este circuito de media onda incorpora “la retroalimentación”. Debido a esto, la velocidad de un motor universal en cualquier posición del potenciómetro p1, no desvía un amplio margen al par. Es decir que la característica “natural” del motor se modifica en forma electrónica. Esto es altamente significativo y por sí mismo ejemplifica una ventaja púnica del control electrónico, permite a los diseñadores de motores producir un motor con costos optimizados, conmutación y flexibilidad.

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