El diagrama de bloques de accionamiento eléctrico es una herramienta fundamental en el diseño y funcionamiento de sistemas de control en la industria. Este diagrama permite visualizar de manera clara y sencilla cómo se interconectan los distintos elementos que componen un sistema de accionamiento eléctrico, facilitando así su comprensión y análisis. En este artículo, exploraremos los diferentes tipos de diagramas de bloques de accionamiento eléctrico y sus aplicaciones más comunes, brindándote así una sólida base de conocimiento sobre esta importante herramienta. ¡Acompáñanos en este interesante recorrido por el mundo de los diagramas de bloques de accionamiento eléctrico!
Este artículo describe el diagrama de bloques, los tipos y las aplicaciones del accionamiento eléctrico. BS Iakobi en 1838 desarrolló el primer accionamiento eléctrico para propulsar un barco mediante el uso de una batería de CC en un motor de CC. La velocidad de un motor de inducción se puede controlar con precisión variando el voltaje y la frecuencia simultáneamente. El accionamiento utilizado para controlar la velocidad del motor de inducción se denomina accionamiento VF.
Por lo tanto, un accionamiento eléctrico es muy importante para controlar la velocidad del motor para la optimización del proceso junto con el ahorro de energía.
¿Qué es un accionamiento eléctrico?
Cuando pensamos en controlar la velocidad de un motor, el primer nombre que nos viene a la mente es accionamiento eléctrico. Un accionamiento eléctrico es un sistema que controla la velocidad de una máquina eléctrica. El accionamiento tiene un motor principal como un motor de gasolina, un motor diésel, una turbina de vapor, un motor hidráulico, un motor eléctrico, una turbina de gas o de vapor. El motor principal suministra energía para impulsar para controlar el movimiento.
Un accionamiento eléctrico controla la velocidad del motor. Un accionamiento eléctrico puede ser un accionamiento VF o un accionamiento de CC, según las aplicaciones.
Diagrama de bloques de accionamiento eléctrico
El diagrama de bloques de un accionamiento eléctrico se muestra a continuación.
El accionamiento eléctrico tiene una fuente, un modulador de potencia, un motor, una carga, una unidad de detección, una unidad de control y un comando de entrada.
Fuente de alimentación
La fuente de alimentación proporciona la energía necesaria para el sistema. El convertidor convierte la fuente de energía en voltaje y frecuencia variables según la filosofía de control del motor.
Modulador de potencia
El modulador de potencia controla el voltaje y la frecuencia de salida para controlar la velocidad de un motor. El modulador de potencia emite el voltaje y la frecuencia al motor que controla la velocidad de un motor. El modulador de potencia proporciona características como refuerzo de par de arranque, arranque de rampa ascendente y parada de rampa descendente, etc.
La corriente extraída de la fuente de alimentación puede excederla, de lo contrario puede causar una caída de voltaje. Por lo tanto, el modulador de potencia limita la corriente del motor así como la fuente.
El modulador de potencia tiene la capacidad de cambiar la energía en función de los requisitos del motor. Por ejemplo, el inversor convierte la corriente continua en corriente alterna para operar un motor de inducción. Además, el modulador también tiene la capacidad de accionar un motor en modo de frenado. Por lo tanto, el modulador de potencia controla el voltaje de la fuente y la corriente del motor. Si la fuente es CC y necesitamos impulsar un motor de inducción, entonces el modulador de potencia convierte CC en CA.
Carga
La carga conectada con el accionamiento eléctrico puede ser un inversor, un convertidor, un motor o cualquier tipo de carga mecánica, como una bomba, un ventilador o una máquina herramienta. Las características de carga pueden ser de par constante y variable.
Unidad de control
La unidad de control controla el modulador de potencia, que puede operar a niveles de potencia y bajo voltaje. La unidad de control recibe comandos de entrada y retroalimentación del motor y entrega su salida al modulador de potencia. Y, el modulador de potencia controla aún más la velocidad del motor.
Unidad de detección
La unidad de detección detecta la velocidad y la corriente del motor y retroalimenta la señal a la unidad de control del sistema de accionamiento. La unidad de detección forma un sistema de circuito cerrado para un control preciso de la velocidad del motor. Ejemplos de sensores son sensores de velocidad y sensores de corriente.
Motor
El motor eléctrico impulsa la carga mecánica. El motor puede ser de tipo CC o CA. El controlador del motor se selecciona según el tipo de motor.
Los motores comúnmente utilizados son los siguientes.
- Motores de CC: serie, motor de CC en derivación/paralelo, compuesto y motor de CC de imán permanente.
- Motores de inducción: jaula de ardilla y motor de inducción de anillos deslizantes
- Motores dc sin escobillas o motores BLDC
- Motores paso a paso.
Tipos de accionamiento eléctrico
Los accionamientos se clasifican en tres tipos: accionamiento en grupo, accionamiento individual y accionamiento multimotor. Además, podemos clasificar los accionamientos eléctricos de la siguiente manera.
Sobre la base de la oferta
- Accionamientos de CA– El variador de frecuencia controla la velocidad de un motor de inducción cambiando la frecuencia del suministro eléctrico al motor. El accionamiento de CA también se conoce como accionamiento de frecuencia variable (VFD) o accionamiento de velocidad variable (VSD).
- Accionamientos de CC– Los variadores de CC controlan la velocidad de los motores de CC cambiando el voltaje en la armadura del motor. Hay dos tipos de unidades de CC: unidades de CC analógicas y unidades de CC digitales.
Sobre la base de la velocidad
- Accionamientos de velocidad constante-En las aplicaciones de máquinas herramienta, existe la necesidad de una velocidad constante. Para lograr esta característica, se prefiere un motor de inducción de jaula de ardilla con controles manuales.
- variadores de velocidad – En algunos procesos de control, es deseable tener un control de velocidad para la optimización del proceso y el ahorro de energía. Para estas aplicaciones se utilizan variadores de velocidad.
Sobre la base del parámetro de control
- Accionamientos de par constante– Algunas cargas exigen un par constante en todo el rango de velocidades. El accionamiento suministra el par constante a la carga. En el accionamiento de frecuencia variable, el par constante se mantiene manteniendo constante la relación voltios/Hz. Algunos ejemplos son los compresores de tornillo y las cintas transportadoras.
- Accionamientos de par variable– Los accionamientos de par variable entregan el par variable según el requisito de par de la carga. El variador de frecuencia puede programarse para funcionar en modo de par constante o de par variable.
- Accionamientos de potencia constante- Cuando un variador funciona por encima de su velocidad base, funciona en un modo de potencia constante. El aumento de velocidad se realiza mediante la técnica de debilitamiento de flujo. Por lo tanto, el par se reduce con un aumento de la velocidad. Por lo tanto, el variador opera en modo de potencia constante.
- accionamientos de control vectorial- En VFD, el control vectorial proporciona un control de velocidad más preciso que el control escalar. En el control vectorial, la velocidad y el par se controlan simultáneamente para lograr el mejor rendimiento del variador. Este método es ampliamente utilizado en motores de inducción y motores síncronos de CA.
Sobre la base de un número de motores
- Accionamientos de un solo motor– Hay un solo motor para una aplicación particular. Ejemplo-máquina de torno
- Accionamientos multimotor– Hay motores separados para motorizar las diferentes partes de una máquina. Ejemplo: grúa EOT
- unidades de grupo-Un motor acciona dos o varias máquinas. Las otras máquinas están conectadas al eje del motor a través de correas y poleas. El acoplamiento se realiza mediante disposición de embrague.
Ventajas de los accionamientos eléctricos
Las siguientes son las ventajas del uso de accionamientos eléctricos.
- Los accionamientos eléctricos son ecológicos porque no producen humo, vapores, cenizas, etc. Como resultado, los accionamientos eléctricos son los más adecuados para los trenes subterráneos.
- Los accionamientos eléctricos tienen versatilidad en su funcionamiento: los accionamientos eléctricos utilizan dispositivos electrónicos como SCR, IGBT, MOSFET y microcontroladores, por lo que el accionamiento se puede controlar fácilmente y su rendimiento es superior.
- Los accionamientos eléctricos se pueden controlar desde ubicaciones remotas.
- Los accionamientos eléctricos ocupan mucho menos espacio porque son de tamaño compacto.
- Los accionamientos eléctricos pueden controlar el par, la velocidad y la potencia en un amplio rango.
- Los accionamientos eléctricos arrancan instantáneamente el motor porque no necesitan tiempo de calentamiento.
- Los accionamientos eléctricos son muy fiables.
- Los accionamientos eléctricos pueden funcionar en diferentes condiciones ambientales, como entornos químicos, mineros, explosivos y radiactivos.
- Los accionamientos eléctricos que funcionan con energía eléctrica tienen numerosas ventajas sobre otras fuentes de energía.
- Los accionamientos eléctricos necesitan menos espacio en la terminal porque tienen una alta velocidad programada y una alta capacidad de manejo de tráfico.
- Los accionamientos eléctricos son los más económicos porque requieren menos mantenimiento y menos tiempo de mantenimiento.
Desventajas del accionamiento eléctrico
Las siguientes son las desventajas del uso de accionamientos eléctricos.
- Son costosos.
- No se puede instalar donde la fuente de energía eléctrica no está disponible
- Los accionamientos eléctricos producen armónicos y contaminan la red eléctrica,
- Producen ruido electrónico.
- Los accionamientos eléctricos solo son adecuados para vías electrificadas.
- El circuito de control es complejo.
- La respuesta dinámica de un accionamiento eléctrico es pobre.
- En caso de corte de energía, los accionamientos eléctricos no pueden funcionar.
- La potencia de salida obtenida de un accionamiento eléctrico es baja.
Aplicaciones de accionamientos eléctricos
Los accionamientos eléctricos se utilizan ampliamente en las siguientes aplicaciones.
- Tracción eléctrica– Trenes eléctricos, tranvías, autobuses, trolebuses y vehículos de energía solar incorporados con baterías son los diferentes tipos de tracción eléctrica que se utilizan para el transporte de materiales de un lugar a otro. Para estas aplicaciones, los accionamientos eléctricos son ampliamente utilizados.
- Los accionamientos eléctricos se utilizan ampliamente en aplicaciones domésticas e industriales, como motores, plantas de cemento, plantas siderúrgicas, fábricas, trenes de laminación, máquinas herramienta, fábricas de papel, sistemas de transporte, fábricas textiles, bombas, ventiladores, robots, etc.
- El accionamiento eléctrico es la opción preferida como motor principal para motores de gasolina o diésel.
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