tema2 control ideal maqdc

7/17/2019 Tema2 Control Ideal MaqDC

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CONTROL DE ACCIONAMIENTOS DC • Conceptos básicos• Circuitos equivalentes y característica mecánica

– Motor Derivación– Motor Serie

• Métodos de control– Modos de funcionamiento

– Fenómenos transitorios– Control de par– Control de posición

• Tecnologías de control– Clásicas– Electrónicas

TEMA 2. CONTROL DE MÁQUINAS DE CONTINUA

Control de Máquinas Eléctricas 1



• Circuito Equivalente– Escobillas

– Tensión inducida,

saturación– Ecuaciones eléctricas

– Sistema mecánico

CONCEPTOS BÁSICOS

Figura 1: Máquina DCr i

e

e

eiii

T T dt

d

i N Lik T k E

−=

=Φ=Φ=

ω

φ ω

J

; ;

dt

di Li Rv

dt

di Li R E v

eeeee

iiiiii

+=

++=

Figura 2: Circuito equivalente





• Circuitos equivalentes

EXC. INDEPENDIENTE Y DERIVACIÓN (I)

• Característica mecánica

ii

i

iiii

I k T k E

I R E V

Φ=

Φ=

+=

ω ( )

iT o

iii

iii

T k

k T R

k V

k

T Rk V

−=

Φ−

Φ=

Φ+Φ=

ω ω

ω

ω

2

Figura 4: Caract. mecánica

Figura 3a: Excitación independiente Figura 3b: Excitación derivación





EXC. INDEPENDIENTE Y DERIVACIÓN (II)

• Control de ω con Vi

– Velocidad ωO

• Control de ω con Ri

– Rendimiento

• Control de ω con Re (Φ)– Relaciones +/-

– Linealidad, retroceso

Figura 6: Regulación RiFigura 5: Regulación Vi

Figura 7: Regulación de campo

( )2Φ

−Φ

=k

T R

k

V iiiω

( ) i

e I

ei

I

e

e

e I e I T

V k

R R

k

R

R

V k I k k 2

2

−=⇒=≈Φ ω





Figura 8: Zonas de control

• Zonas de control– Límites constructivos: I,V,w,T

– Inducido (Vi)

– Excitación (Φ,Re )

[ ] [ ] iMAX iMAX nni I k T V V Φ=∈⇒∈ ; ,0,0

[ ] [ ]

cteP I k T

k

V

R R R

iMAX iMAX iMAX i

MAX neMAX eN e

≈Φ=Φ

=

∈⇒∈

;;

,,

0ω

EXC. INDEPENDIENTE Y DERIVACIÓN (III)





• Circuito equivalente

• Característica mecánica

• Control de velocidad

– Control VT y Ri

EXCITACIÓN SERIE

Figura 9: Circuito equivalente

Figura 10: Caract. Mecánica

isiiT

isii

is

I R R E V I k k I k T

I k

)(

2

++=

=Φ=

≈Φ

s

si

is

T

isisT

isiT

k k

R R

T k k

V

I R Rk k V

I R Rk V

+−=

++=

++Φ=

ω

ω )()(





• Métodos de frenado– Regenerativo

• Regulación por V, Φ , T ap, limitación I A.

– Reostático• Transitorio, rendimiento, disponibilidad

– A contracorriente• Inversión de giro, transitorio, rendimiento Figura 11: Frenado regenerativo


MODOS DE FUNCIONAMIENTO

ω ext Aext A

A A

R R

k

R R

E I

+

Φ−=

+

−=

A

A

A

A A A

R

k V

R

E V I

ω Φ−=

−=

ext A

A A A

R R

E V I

+

+−=

)(

Figura 13: Frenado reostáticoFigura 12: Frenado a contracorriente




• Arranque– Valores I i

– Inserción de resistencias

• Fenómenos transitorios– Excitación, inducido

– Sistema mecánico

– Cambios de consigna

ARRANQUE Y TRANSITORIOS ELÉCTRICOS

Figura 14: Circuito de arranque yevolución temporal

r i

em

iii

T T dt

d J

ik

ik T k E

−=

=Φ

Φ=Φ=

ω

;

dt

di Li Rv

dt

di Li R E v

eeeee

iiiiii

+=

++=





• Control de par

– Control de I i

– Medición de I i

• Control de posición

– Modelo mecánico

– Encoders incrementalesy absolutos

SERVOACCIONAMIENTOS

Figura 15: Control de I i

Figura 16: Servomotor

∫

∫

=

−=

=−

dt

dt T T J

dt d J T T

r i

r i

ω θ

ω )(1





TECNOLOGÍAS DE CONTROL (I)

Figura 19: Transitorio de reducción decarga (T N a 0’5T N )

• Métodos clásicos– Dinámica Re, Ri, Vi

– Grupo Ward-Leonard

– Cuadrantes de operación

Figura 18: Cuadrantes de operación

Figura 17: Grupo Ward-Leonard





TECNOLOGÍAS DE CONTROL (II)

• Convertidores electrónicos– AC-DC: Rectificadores controlados de tiristores (SCRs)

– Ángulo de encendido

Figura 20: Convertidor AC-DC con tiristores



i

m

icci

V V v α

π α cos

2cos

0

==



TECNOLOGÍAS DE CONTROL (III)

• Convertidores electrónicos– Convertidores DC-DC autoconmutados:

IGBT, MOSFET

– Ciclo de trabajo

– Rizado de la intensidad– Funcionamiento en 2 y 4 cuadrantes

Figura 22: Convertidor DC-DCde 4 cuadrantes

Figura 23: Control PWM confuente de tensión



Figura 21: Convertidor DC-DCde 2 cuadrantes

S S ON

cc V k V T

t V ==

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