Control de un motor de CC manteniendo constante la entrada de energía eléctrica

Generalmente, los motores se controlan con el fin de controlar la máquina o el proceso accionado. El modo de control está determinado por las características del proceso y algún rendimiento deseado. El control de la velocidad del motor generalmente proporciona el rendimiento deseado. A veces es deseable controlar el par del motor, pero generalmente hay un lazo de control de variable de proceso externo o incluso un lazo de velocidad cuando se controla el par. Cuando se controla la velocidad, también puede haber un bucle de control de variable de proceso externo. El concepto clave es que el motor y el control del motor no pueden verse como un sistema independiente. Es sólo la mitad de la ecuación.

La relación entre la potencia de entrada y el rendimiento final del proceso rara vez genera la necesidad de controlar la potencia de entrada. En ocasiones, la potencia de entrada se ha controlado en los procesos de mezcla. Si el objetivo es mezclar completamente un lote de material que comienza bastante viscoso y se diluye a medida que avanza la mezcla, puede ser conveniente dejar que el impulsor funcione lo más rápido posible sin calentar demasiado el material. En ese caso, se establece una potencia operativa y la batidora aumenta gradualmente la velocidad a medida que se diluye y se vuelve más fácil de mezclar. Cuando comienza la mezcla, el par es alto y la velocidad es baja. A medida que la mezcla se diluye, el torque disminuye y la velocidad aumenta, pero la potencia permanece constante.

Hay otras operaciones de potencia constante, como enrollar material en un carrete que está en un eje accionado y cortar material con una máquina herramienta utilizando herramientas de varios diámetros. En esos casos, el motor experimenta un par decreciente a medida que aumenta la velocidad, pero se utilizan otros parámetros del proceso para establecer la velocidad o el par del motor.

Hay que decirlo, no importa si ajusta el voltaje o la corriente de un motor, de hecho está ajustando la cantidad de energía que está aplicando. Sin embargo, entiendo que no es eso lo que estás preguntando.

Dado un voltaje terminal constante, un motor de CC, por su propia naturaleza, consumirá y entregará una cantidad de energía que equilibrará la relación de velocidad y par.

Esto sucede porque a medida que aumenta la velocidad del motor, la fuerza contraelectromotriz que genera la rotación del motor reduce el voltaje efectivo que tiene disponible. Esa reducción en el voltaje significa que el motor tomará menos corriente y, por lo tanto, producirá menos par.

Como tal, se alcanza un punto de equilibrio donde se toma suficiente corriente para que el par equilibre la carga en el eje.

Eso, por supuesto, es un sistema de control de bucle abierto. Aplique la potencia y déjela funcionar a la velocidad que se establezca. Estos métodos son buenos para cargas como los ventiladores en los que realmente no te importa exactamente qué tan rápido gira.

En un sistema de circuito cerrado, en realidad solo controla dos cosas.

1.) Velocidad: desea que la carga se mueva a una velocidad específica por cualquier motivo que exijan los requisitos.

2.) Aceleración: qué tan rápido debe acelerarse la carga hasta la velocidad deseada.

Ocasionalmente, también puede agregar

3.) Posición, pero tú controlas eso usando velocidad y aceleración.

Algunos argumentarán que también desea controlar el par, pero de hecho, para aplicaciones prácticas, el par está cubierto, o incluido en las matemáticas, de los dos anteriores. Para una carga conocida y una aceleración requerida, el par requerido es matemática simple. De manera similar, para una velocidad dada se puede determinar la carga. O dicho de otro modo, si necesita acelerar más rápido o mantener una velocidad más alta, debe aplicar la cantidad adecuada de par adicional.

Entonces, ¿cómo controla el motor en un sistema de circuito cerrado para suministrar la cantidad correcta de par para cumplir con sus requisitos de velocidad y aceleración?

Básicamente, tiene dos opciones, las cuales requieren retroalimentación de la velocidad actual del motor.

1.) Ajuste el voltaje terminal aplicado al motor.

Esto utiliza la característica de equilibrio natural de los motores para encontrar la velocidad correcta donde se equilibra la carga.

2.) Ajuste la corriente y, por lo tanto, el par directamente.

Nota: En realidad, para ajustar la corriente, aplica efectivamente un voltaje de terminal más alto o más bajo, la diferencia está realmente en lo que está midiendo, no en lo que está ajustando.

Tenga en cuenta que dije AJUSTAR. A excepción de las cargas simples en las que la carga en sí es lineal y se entiende bien, la variable de control debe ajustarse continuamente para mantener un estado estable a pesar de lo que esté haciendo la carga. El no hacerlo puede causar condiciones de fuga u oscilaciones y, a menudo, fallas catastróficas.

Como tal, aplicar una cantidad constante de energía para, por ejemplo, abrir una puerta de garaje sería una locura, ya que la carga cambia notablemente entre la posición hacia abajo y hacia arriba del motor. De manera similar, aplicar un par constante a una carga que se reduce repentinamente causará una aceleración extrema (suponiendo que el suministro de corriente tenga el margen de tensión).

Esta respuesta se hizo un poco larga...

Pero en resumen, no controlas el voltaje, la corriente o la potencia de un motor, controlas el movimiento del motor. Usted ajusta la variable que tenga más sentido para mantener el motor en un estado estable en el movimiento controlado del motor requerido.