Control de motores. Introducción. Diferentes esquemas de control del flujo o presión sobre un sistema de bombeo

Transcripción

1 Control de motores. Introducción Diferentes esquemas de control del flujo o presión sobre un sistema de bombeo 1

2 Control de motores. Introducción Control de presión Control de flujo 1/ 2 = Q1/ Q2 = n1/n2 T1/T2 = H1/H2 = n1 2 / n2 2 2

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 3

4 Control de motores. Introducción Direct tension control Closed loop by DC-Drive 4

5 Control de motores. Introducción Accionamiento eléctrico (Electric motor drive) Red de suministro Señales de comando Electrónica de potencia Motor Sistema 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) 5

6 Control de motores. Introducción Accionamiento eléctrico (Electric motor drive) Variador de velocidad (Adjustable-speed drive) Control sin precisión de velocidad Procesos de control con gran respuesta temporal Ejemplo en acondicionamiento de aire Red de suministro Set Point Controlador Electrónica de potencia Motor Acondicionador de aire Sala Temperatura y humedad Temperatura y humedad ambiente 6

7 Control de motores. Introducción Accionamiento eléctrico (Electric motor drive) Servo accionamiento (Servo drive) Precisión de velocidad y/o posición Tiempo de respuesta rápido Set Point Red de suministro Controlador del sistema Controlador Electrónica de potencia Motor Sistema Sensores velocidad / posición Medición de variables 7

8 Control de motores. Introducción Costo actual Costo Futuro Electrónica de potencia-motor AC Mantenimiento Motor CC Electrónica de potencia-motor CC Mantenimiento Motor AC Reducción de costo 8

9 Accionamiento eléctrico en motores de corriente continua (DC drive) 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. 1 o 3 fases Accionamientos de armadura Alimentación de campo Imán Permanate Señales de comando Motor de CC Señales de comando 9

10 Servo accionamiento de continua. Excitación independiente Red Set Point Controlador de vel/pos i a * + Controlador de corriente v a Electrónica de potencia Motor Carga Mecánica ī a Sensores Vel/pos 10

11 Principio de funcionamiento Accionamientos sobre motores de CC Cabeza de bobina Lados activos de bobina N a a S Escobillas Armadura m + - E a B() N S 0 0 S /2 N 3/2 2 S 11

12 Principio de funcionamiento Accionamientos sobre motores de CC Fuerza Electro-Motriz Inducida (femi) e + v B l f q v B q f q+. B a + N S 0 r - v a - v m e d dt e( ) B( ). l. v v e. r aa m ( ) 2 N. lr.. B( ). m 12

13 Principio de funcionamiento Accionamientos sobre motores de CC Fuerza electromagnética. Cupla electromecánica. f em i dl B B i f em B i N F a f S em i.dl a r F dl m i fem ( ) NilB ( ) T( ) 2. f ( ). r T em 2 NlrB... ( ). i 13

14 Principio de funcionamiento E a + - F r N a a S Femi- cupla motora 0 B() F m e aa ()=2.l.r. m.b() E a + - N a S 0 m a e a () + - E a F E a N a a S T() Tm F m 0 /2 3/2 2 14

15 Excitación Independiente armadura N S campo Hipótesis Despreciable efecto de reacción de armadura Linealidad magnética. Sin efectos de saturación 15

16 Modelo del motor CC Excitación Independiente i a R a L a v a + e a m T m J - B Característica T m vs m de estado estacionario 16

17 Excitación Independiente Control de velocidad Mediante resistencia externa (en serie con la armadura) m 0 R a Rext1 Característica nominal R ext2 R ext1 < R ext2 T L T m 17

18 Excitación Independiente Control de velocidad Mediante variación de la tensión de armadura m 0 V anominal Característica nominal V a1 V a2 V a1 > V a2 T L T m 18

19 Excitación Independiente Control de velocidad Mediante variación del flujo de campo. Debilitamiento de campo m 0 f1 fnominal f2 Característica nominal f1 > f2 T L T m 19

20 Excitación Independiente P an T an I an V an E an I an.r a T an N ~2. N m fnominal f < fnominal 20

21 Modelo dinámico de pequeña señal del motor de cc V a R a 1 1 s. a I a -T L T m 1 1 B 1 s. m m E a 21

22 Modelo dinámico de pequeña señal del motor de cc V a R a 1 1 s. a I a -T L T m 1 1 B 1 s. m m E a 22

23 Respuesta temporal de la velocidad y la cupla motora J=5kgm 2 B=0.01Nms Ke=Ka f =1.8 La=12mh Ra=0.6 23

24 Respuesta temporal de la velocidad con motor de cc 24

25 250V velocidad 200V 1 400V SEL>> 150V 80A 2 V(Fan1:RPM) 200V 40A 0V 0A -200V >> -40A 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) Time Tensión y corriente de armadura 25