Dispositivos De Control Eléctrico Y Electrónico

DISPOSITIVOS DE CONTROL ELÉCTRICO Y ELECTRÓNICO

En la mayoría de las situaciones industriales de control, los motores operan directamente de las líneas de suministro de ca o de cd. Es decir, las terminales de los devanados del motor se conectan directamente a las líneas que suministran la corriente eléctrica. En estas situaciones, el comportamiento operativo del motor es determinado por la naturaleza de la carga mecánica conectada al eje del motor. En términos sencillos, si la carga es fácil de manejar, el motor tenderá a entregar un par relativamente pequeño, y girará a una alta velocidad. Si la carga es difícil de manejar, el motor tenderá a entregar mucho par, y girará a una velocidad alta. Si la carga es difícil de manejar, el motor tenderá a entregar mucho par y girará a una velocidad menor. El punto es que el comportamiento operativo del motor es establecido por su carga (para una línea de voltaje fijo) y el operador no tiene control sobre el comportamiento del motor.

En las situaciones industriales modernas hay muchas aplicaciones que requieren que el operador sea capaz de intervenir en el control de la velocidad del motor. Tal control generalmente se logra mediante tiristores. La combinación del motor, el o los tiristores de control y los componentes electrónicos asociados es conocida como sistema de control de velocidad o sistema de manejo.

A continuación se describen brevemente los dispositivos de control eléctrico y electrónico de mayor uso en la industria.

MOTORES DE CD

Los motores de CD son importantes en el control industrial porque son más adaptables que los motores de ca de campo giratorio a los sistemas de velocidad ajustable. El devanado de armadura de un motor de cd se construye de relativamente pocas vueltas de alambre más grueso, por lo que tiene una resistencia de cd pequeña. La resistencia del devanado de armadura de un motor de cd de tamaño medio o grande generalmente es menor a 1.

Al aplicarse potencia por primera vez al devanado de armadura, sólo la resistencia óhmica de cd del devanado está disponible para limitar la corriente, por lo que el aumento súbito de la corriente es bastante grande. Sin embargo a medida que se empieza a acelerarse el motor, comienza a inducir una fuerza contraelectromotriz por la acción de generador común. Esta fuerza contraelectromotriz se opone al voltaje de alimentación y limita la corriente de armadura a un valor razonable.

Cuando un motor de cd ha alcanzado la velocidad de operación mormal, su fuerza contraelectromotriz es aproximadamente el 90% de la magnitud del voltaje de armadura aplicado. La caída de voltaje IR a través de la resistencia del devanado de armadura representa el otro 10% del voltaje aplicado, ignorando cualquier caída de voltaje a través de las escobillas de carbón

CONTROL MEDIANTE TIRISTORES DEL VOLTAJE Y CORRIENTE DE ARMADURA

Un SCR puede desempeñar la mayoría de las tareas de un reóstato en el control de la corriente promedio a una carga. Es más, un SCR o cualquier tiristor de potencia, no tiene las desventajas de los reóstatos de alta potencia. Los SCR son pequeño, económicos y eficientes enérgicamente. Por tanto, es natural aparear el motor de cd en derivación y el SCR para proporcionar control de armadura de la velocidad de un motor.

CONTROL DE VELOCIDAD MONOFÁSICO Y DE MEDIA ONDA PARA UN MOTOR DE CD EN DERIVACIÓN

La velocidad del motor es ajustada por un potenciómetro de ajuste de velocidad de 25KW. A medida que se gira hacia arriba, aumenta la velocidad del motor. Esto ocurre porque el voltaje de compuerta relativo a tierra se convierte una parte mayor del voltaje de la línea de ca, permitiendo por lo tanto que el voltaje de compuerta a cátodo alcance el voltaje de disparo del SCR más pronto en el ciclo.

CONTROL REVERSIBLE DE VELOCIDAD

Algunas aplicaciones de control de velocidad requieren que el giro de un motor sea reversible. Esto es, el motor debe ser capaz de girar tanto en dirección de las manecillas del reloj como en dirección contraria, además de tener velocidad ajustable. La inversión de la dirección del eje de giro puede lograrse de dos maneras:

1. Invirtiendo la dirección de la corriente de armadura, dejando igual la corriente de campo.

2. Invirtiendo la dirección de la corriente de campo, manteniendo igual la corriente de armadura.

CON EL MAANEJO DE SISTEMAS TRIFÁSICOS PARA MOTORES DE CD

Para los motores de CD mayores a 10HP, un sistema de manejo trifásico es superior a un sistema de una fase. Esto es porque un sistema trifásico proporciona más pulsaciones de voltaje de armadura por ciclo de la línea de ca y por tanto da mayor flujo de corriente de armadura promedio.

CONTROL MEDIANTE MODULACIÓN DE ANCHO DE PULSO

Los motores grandes de cd son controlados mejor por tiristores de alta potencia, pero los motores de CD de imán permanente pequeños y medianos, y algunos motores sin escobillas, son controlados más exitosamente por transistores de conmutación conectados en serie, manejados mediante modulación por ancho de pulso.

DISPOSITIVOS ELECTRONICOS DE CONTROL, SUS PARAMETROS Y SUS APLICACIONES

La electrónica desarrolla en la actualidad una gran variedad de tareas. Los principales usos de los circuitos electrónicos son el control, el procesado, distribución de información, la conversión y la distribución de la energía eléctrica. Estos dos usos implican la creación o la detección de campos electromagnéticos y corrientes eléctricas. Entonces se puede decir que la electrónica abarca en general las siguientes áreas de aplicación:

• Electrónica de control

• Telecomunicaciones

• Electrónica de potencia

Los Sistemas de control: son aquellos dedicados a obtener la salida deseada de un sistema o proceso. En un sistema general se tienen una serie de entradas que provienen del sistema a controlar, llamado planta, y se diseña un sistema para que, a partir de estas entradas, modifique ciertos parámetros en el sistema planta, con lo que las señales anteriores volverán a su estado normal ante cualquier variación. Un sistema de control básico es mostrado en la siguiente figura: Hay varias clasificaciones dentro de los sistemas de control. Atendiendo a su naturaleza son analógicos, digitales o mixtos; atendiendo a su estructura (número de entradas y salidas) puede ser control clásico o control moderno; atendiendo a su diseño pueden ser por lógica difusa, redes neuronales. Los principales tipos de sistemas de control son:

Sí/No

En este sistema el controlador enciende o apaga la entrada y es utilizado, por ejemplo, en el alumbrado público, ya que éste se enciende cuando la luz ambiental es más baja que un nivel predeterminado de luminosidad.

Proporcional (P)

En este sistema la amplitud de la señal de entrada al sistema afecta directamente la salida, ya no es solamente un nivelprefijado sino toda la gama de niveles de entrada. Algunos sistemas automáticos de iluminación utilizan un sistema para determinar con que intensidad encender lámparas dependiendo directamente de la luminosidad ambiental.

Proporcional derivativo(PD)

En este sistema, la velocidad de cambio dela señal de entrada se utiliza para determinar el factor de amplificación, calculando la derivada de la señal.

Proporcional integral (PI)

Este sistema es similar al anterior, solo que la señal se integra en vez de derivarse.

Proporcional integral derivativo (PID)

Este sistema combina los dos tipos anteriores.

Redes neuronales

Este sistema modela el proceso de aprendizaje del cerebro humano para aprender a controlar la señal de salida. Entre algunas aplicaciones están:

Sistema electrónico de control de puertas automatizadas.

Circuito y procedimiento para el control de elevalunas eléctricos, techos corredizos o cerraduras de puertas accionados por fuerza externa en automóviles.

Desconectador codificable de elementos eléctricos, aplicable a automóviles

Llave de control de automóvil y dispositivo de control electrónico para automóviles.

Cerradura para puertas.

Dispositivo para la conexión de conductores eléctricos a una unidad de control, preferentemente para un aparato de control de riego. Control de cambio de marcha para transmisiones automáticas en vehículos automóviles con un aparato de control electrónico. Dispositivo de mando a distancia para aparatos eléctricos.

CONTROLES ELECTRICOS INDUSTRIALES

En los comienzos de la industrialización las máquinas fueron gobernadas esencialmente a mano e impulzadas desde un eje común de transmisión o de línea. Dicho eje de transmisión era impulsado por un gran motor de uso contínuo el cual accinaba mediante una correa tales máquinas en el momento que fuese necesario, una de las desventajas principales que este sistema de transmisión de potencia fue que no era conveniente para una producción de nivel elevada.

El funcionamiento automático de una máquina se obtiene exclusivamente por la acción desl motor y del control de la máquina. Este control algunas veces es totalmente eléctrico y otras veces suele combinarse al control mecánico, pero los principios básicos aplicados son los mismos. Una máquina moderna se compone de tres partes principales que son las siguientes:

• La misma, destinada

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