¿Sabías que la igualación de carga en los accionamientos eléctricos puede marcar la diferencia entre un sistema eficiente y uno ineficiente? En este artículo te mostraremos la importancia de lograr una distribución equilibrada de la carga en tus accionamientos eléctricos y cómo esto puede contribuir a optimizar el rendimiento de tus instalaciones. ¡No te lo pierdas!
En este artículo, analizaremos la compensación de carga en los accionamientos eléctricos y el método de compensación de carga. Entonces, comencemos con la definición básica de ecualización de carga.
¿Qué es la ecualización de carga?
En los accionamientos eléctricos, el proceso de suavizar la fluctuación de la carga se denomina ecualización de carga. La ecualización de la carga es necesaria porque un accionamiento eléctrico con carga fluctuante extrae corrientes desequilibradas del suministro. Esta corriente es muy alta durante el intervalo pico. Además, la carga fluctuante provoca una gran caída de voltaje en el sistema de suministro que puede dañar el equipo del sistema.
En el proceso de ecualización de carga, la energía se almacena en el sistema durante el período de carga ligera, y esta energía almacenada se utiliza luego durante el intervalo de carga máxima. En consecuencia, la energía eléctrica demandada de la fuente se mantiene constante durante toda la operación.
La fluctuación de carga es muy común en algunos accionamientos eléctricos como las máquinas de prensado. En una máquina de prensado, la fluctuación de la carga se produce porque se requiere un gran par durante un breve período de tiempo y, durante el resto del tiempo, el par necesario es cero. Otros ejemplos de accionamientos eléctricos con fluctuaciones de carga son los martillos eléctricos, las bombas alternativas, los trenes de laminación, etc.
Método de ecualización de carga en accionamientos eléctricos
En los accionamientos eléctricos, la compensación de carga se logra con la ayuda de un volante. Un volante es una rueda de peso pesado. Este volante está unido al eje del accionamiento eléctrico y actúa como depósito de energía.
Durante el período de cargas ligeras, el volante almacena energía extra recibida del suministro. Durante el período de cargas pesadas, la velocidad del accionamiento eléctrico disminuye, bajo esta condición, el volante redistribuye la energía almacenada para satisfacer la demanda de carga. Por lo tanto, la energía eléctrica extraída del suministro permanece constante a lo largo de la operación del accionamiento.
Cálculo del volante:
Para la compensación de carga, tenemos que calcular el momento de inercia del volante. El cálculo se explica a continuación.
Consideremos un volante montado en el eje del accionamiento eléctrico para igualar la carga. Si el variador tiene las características de par de velocidad lineal expresadas por la siguiente ecuación,
Donde ω es la velocidad instantánea, ω0 es la velocidad sin carga, ωr es la velocidad nominal, T es el par instantáneo y Tr es el par nominal.
Debido a la respuesta lenta debido a la gran inercia, se puede suponer que el motor impulsor está en equilibrio eléctrico durante la operación transitoria del sistema impulsor. En ese caso, la ecuación (1) también es aplicable para operación transitoria.
Derivando la ecuación (1) con respecto a t y multiplicando ambos lados por J (momento de inercia), obtenemos,
Dónde,
aquímetro es la constante de tiempo mecánica del motor de accionamiento. Se define como el tiempo requerido para que la velocidad del motor cambie en ω0 a ωr cuando el par motor permanece constante en el valor nominal Tr.
De las ecuaciones (2) y (3), obtenemos,
La ecuación (2) muestra que en cualquier instante una parte del par demandado por la carga es satisfecha por el par desarrollado por el motor, mientras que el resto lo aporta el volante.
El valor instantáneo del par desarrollado por el motor durante un período de carga pesada o un período de carga ligera se puede obtener resolviendo la ecuación (2). Será de la forma que se indica a continuación,
Donde T’ es el par desarrollado por el motor en el instante de aplicación o retirada de la carga. Utilizando la ecuación (6), el par desarrollado por el motor de accionamiento al final de la carga pesada viene dado por,
Donde Tmin es el par motor al final de la carga ligera. está dado por,
De las ecuaciones (7) y (8), obtenemos,
Y,
También de la ecuación (4), tenemos,
Usando las ecuaciones (9) y (10), obtenemos,
O,
Por tanto, el momento de inercia del volante está dado por,
O,
Por lo tanto, el momento de inercia del volante se puede calcular a partir de la ecuación (14) o (15).
Además, el momento de inercia también se puede calcular usando la siguiente expresión,
Donde, W es el peso del volante en kg y R es el radio del volante en metros.
Por lo tanto, se trata de la compensación de carga en los accionamientos eléctricos y el método de compensación de carga.
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