UNIDAD 2. ACTUADORES

UNIDAD 2. ACTUADORES

Actuador Eléctrico.

Actuador Hidráulico.

Actuador Neumático.

Los sistemas de actuadores son los elementos de los sistemas de control que transforman la salida de un microprocesador o un sistema de control en una acción de control para una máquina o dispositivo.

Por ejemplo, si es necesario transformar una salida eléctrica del controlador en un movimiento lineal que realiza el desplazamiento de una carga.

Cuando la salida eléctrica del controlador anterior requiere transformarse en una acción que controle la cantidad de liquido que circula en una tubería.

Actuadores Eléctricos: Las características de control, sencillez y precisión de los accionamientos eléctricos ha hecho que estos sean los más usados en los robots industriales actuales.

Motores de CD y CA

Los motores eléctricos con frecuencia se emplean como elemento de control final en los sistemas de control por posición o de velocidad.

Los motores se pueden clasificar en dos categorías principales: motores de cd y motores de ca.

La mayoría de los motores que se emplean en los sistemas de control modernos son motores de cd.

Los principios básicos del funcionamiento de un motor son los siguientes:

1. Cuando en un campo magnético, una corriente pasa por un conductor, se ejerce una fuerza sobre el conductor. Por un conductor de L longitud que lleva una corriente I en un campo magnético que tiene una densidad de flujo de B y es perpendicular al conductor, la fuerza ejercida F es igual a BIL

2. Cuando un conductor se desplaza dentro de un campo magnético, sobre él se induce una f.e.m.

La f.e.m. inducida es igual a la velocidad con la que cambia el flujo magnético.

La dirección de la f.e.m. inducida es tal que produce una corriente que crea campos magnéticos que tienden a neutralizar el cambio de flujo magnético.

Con frecuencia se le conoce como fuerza contraelectromotriz.

Principios básicos

En la figura anterior se muestra el principio básico de un motor de cd.

Una espiral de alambre que gira de manera libre en medio del campo de un imán permanente.

Cuando por el devanado pasa una corriente, las fuerzas resultantes ejercidas en sus lados y en ángulo recto al campo provoca fuerzas que actúan a cada lado produciendo una rotación

Control de velocidad de motores de CD

La velocidad que alcanza un motor de imán permanente depende de la magnitud de la corriente que pasa por la armadura.

En un motor con devanado de campo, la velocidad se modifica variando la corriente de la armadura o del campo.

Para controlar la velocidad se puede utilizar el control de voltaje que se aplica a la armadura.

Este voltaje variable se logra mediante un circuito electrónico.

Lo mas común es utilizar la técnica de llamada modulación por ancho de pulso, la cual utiliza una fuente de voltaje de cd constante y secciona su voltaje para que varié su valor promedio.

Este circuito solo se usa para operar el motor en una dirección.

Para utilizar el motor en dirección directa o inversa se utiliza un circuito con cuatro transistores, conocido como circuito H.

Para armar con éxito este tipo de circuito, es necesario conocer las características de demanda de potencia del motor, de lo contrario podría quemar los transistores o no funcionar.

El circuito integrado modelo L298N es un buen ejemplo de un Puente H que sirve para manejar motores de 4.5 V - 46 V pudiendo proporcionar una corriente continua hasta de 4 amperes.

El chip tiene 15 patas con dos puentes completos diseñados para ser controlados con voltajes TIL.

Motores de CA

Los motores de corriente alterna se pueden clasificar en dos grupos: motores de inducción y motores síncronos.

Existe una tendencia a usar motores monofásicos si la potencia requerida es baja, mientras que en los polifásicos se emplean cuando se requiere de mucha potencia.

Los motores de inducción en general son mas baratos que los síncronos.

Motor de inducción de una fase y jaula de ardilla

Este motor consta de un rotor tipo jaula de ardilla, barras de cobre o aluminio insertadas en las ranuras de los aros de las extremidades para formar circuitos eléctricos completos.

El motor básico consta de un rotor y un estator con varios devanados.

Funcionamiento.

Al pasar una corriente alterna por los devanados del estator se produce un campo magnético alterno, como resultado, se induce una f.e.m. en los conductores del rotor y por este fluyen corrientes.

Al inicio, las fuerzas sobre los conductores del rotor son tales que el par de rotación es nulo. El motor no tiene arranque automático. Se utilizan diversos métodos para hacer al motor de arranque automático y darle el ímpetu necesario para el arranque. Uno de ellos es usar un devanado de arranque auxiliar, mediante el cual se da un empuje inicial al rotor.

Ventajas de los motores tipo jaula de ardilla.

• Costo inicial bajo.

• Su rotor es de construcción simple.

• Es compacto y su instalación ocupa poco espacio.

• No produce chispas que pudieran provocar incendios.

• Lleva poco equipo de control.

Desventajas de los motores tipo jaula de ardilla.

• Su corriente de arranque es relativamente alto.

• El par de arranque es fijo.

Actuadores Mecánicos

Son dispositivos que se consideran convertidores de movimiento, transforman el movimiento de una forma en otra. Un ejemplo de estos

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