Control de motores eléctricos y sus tipos
Last updated on marzo 13th, 2024 at 02:54 am
Todo motor eléctrico, independientemente de su tamaño o propósito, requiere algún tipo de mecanismo de control. Los motores tienen una gran variedad de tamaños y aplicaciones. Los motores simples se encuentran en aparatos electrodomésticos tales como secadores de pelo en el baño, exprimidores en la cocina y taladros en el garaje. Estos dispositivos requieren controladores simples, a menudo solo un interruptor de encendido/apagado. Los controladores de motor mucho más complejos se utilizan en aplicaciones tales como impresoras 3D, máquinas CNC y soldadores robóticos.
El controlador de motor más simple es un interruptor de encendido y apagado ordinario que conecta el motor a la fuente de alimentación. Este interruptor puede ser manual o un relé conectado a un sensor automático con el fin de proporcionar elementos de lógica para arrancar o detener el motor. En otra escala, puede haber controladores de motor muy complejos, que controlen muchos motores junto con una amplia variedad de sensores con el fin de proporcionar elementos de lógica para el funcionamiento de estos motores.
Los controladores de motor pueden realizar muchas funciones, tales como arrancar o detener un motor eléctrico de forma automática o manual, establecer su velocidad, dirección o controlar el par si es necesario. Brindan las funciones de protección esenciales al motor contra cualquier condición ambiental o de operación adversa. Algunos controladores de motor están integrados en un complejo sistema de control de circuito cerrado.
Clasificación de sistemas de controladores de motor
Controlador manual
Los controladores manuales son generalmente dispositivos muy simples que conectan el motor directamente a la conexión eléctrica. Un controlador manual puede ser simplemente un interruptor conectado en serie con un motor. En los controladores manuales, los operadores deben ir físicamente al controlador para operarlo. La protección contra sobrecargas o la desconexión por bajo voltaje pueden o no estar provistas en un controlador manual.
Los controladores manuales suelen ser los preferidos en situaciones en las que se necesita un funcionamiento rápido y sencillo del motor, ya que eliminan la complejidad de las interfaces digitales. Además, los controladores manuales son soluciones rentables para aplicaciones básicas de control de motores, lo que los convierte en una opción popular en diversos entornos industriales.
Controlador semiautomático
Un controlador semiautomático es un dispositivo mucho más complejo y puede tener varios botones, interruptores y sensores para controlar el funcionamiento de un arrancador de motor. El arrancador está conectado al motor, que está conectado a un panel de control ubicado lejos del arrancador y del motor. Sin embargo, el operador debe iniciar todas las acciones, tales como arrancar y parar el motor, pero se puede hacer de forma remota.
Controlador automático
Un controlador automático es un dispositivo sofisticado de modo que una vez que el operador configura los parámetros de funcionamiento, el controlador controla automáticamente el funcionamiento del motor.
Un ejemplo simple es el sistema de control de un acondicionador de aire doméstico. El usuario establece la temperatura, la velocidad del ventilador y la dirección del flujo de aire y, a continuación, el controlador se asegura de que la unidad mantenga la temperatura y el flujo de aire correctos al operar automáticamente el ventilador del aire acondicionado y los motores del condensador.
Los controladores incluso en estos aparatos comunes tienen características de seguridad tales como protección contra sobrecarga de corriente y sobretensión, que apagan automáticamente el dispositivo en caso de condiciones de operación inseguras.
Diferentes tipos de controladores de motor
Arrancadores de motor
Los motores pequeños se pueden arrancar con un simple interruptor de encendido y apagado que se conecta a una toma de corriente. Sin embargo, el motor más grande requiere arrancadores, que son unidades de conmutación especializadas necesarias para encender el motor eléctrico. Una vez encendido, sus terminales de alimentación se conectan directamente a la fuente de alimentación. Los motores muy grandes que requieren un voltaje medio a alto tienen disyuntores de potencia como dispositivos de arranque.
Arrancadores de voltaje reducido
Son tipos especiales de controladores de motor en los que se utilizan dos o más arrancadores para arrancar un motor a un voltaje más bajo. Esto reduce el par de arranque y disminuye la alta corriente de arranque. Después de que se obtiene una velocidad predeterminada, se aplica un voltaje total al motor.
Accionamientos de velocidad ajustable
Estos también se denominan accionamientos de velocidad variable. En este tipo de controlador de motor, el operador puede ajustar el accionamiento de velocidad en función de la carga del motor. Son dispositivos complejos que tienen varios componentes tales como un controlador de velocidad, un convertidor de potencia y otros dispositivos auxiliares para controlar el motor eléctrico.
Controladores inteligentes
Son sistemas inteligentes basados en microprocesadores que controlan la potencia de los dispositivos que utilizan motores eléctricos. Estos controladores detectan la carga en el motor y hacen coincidir el par con la carga correspondiente. Esto se realiza mediante una compleja gestión inteligente de voltaje y corriente para controlar el motor de manera eficiente.
Servocontroladores
Los servocontroladores son dispositivos bastante sofisticados que se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones de control de motores. Tienen un control preciso de velocidad y posición de bucle cerrado y se utilizan para controlar servomotores de CA y CC. Estos controladores tienen bucles de control de retroalimentación complejos y sensores precisos para controlar el movimiento correcto de los motores.
Funciones de los controladores de motor
Arranque
Arrancar el motor es una de las funciones principales de un controlador de motor. El método más simple es el de comenzar a través de la línea. Esto se hace conectando el motor directamente a la línea eléctrica. En ciertos casos, es posible que se requiera que el motor arranque a baja velocidad y luego acelere para lograr la máxima velocidad después de algún tiempo. En algunos casos, la corriente o el par deben controlarse durante el arranque, lo que requiere un controlador de motor más complejo.
Parada
Una vez arrancado, un motor debe detenerse en algún momento. La forma más sencilla es desconectar el motor de la fuente de alimentación, lo que lo detendrá. En algunos casos, es posible que se requiera que los motores se detengan rápidamente o esto puede ser necesario para mantener la carga. Estas funciones se llevan a cabo mediante controladores o dispositivos mecánicos más complejos.
Intermitencia o avanzar lentamente
Una función aún más compleja es la intermitencia y hacer avanzar lentamente un motor con breves ráfagas de potencia. Esto generalmente es necesario cuando se coloca una carga en una posición específica. La diferencia entre la intermitencia y avanzar poco a poco es que en la primera momentáneamente se aplica voltaje completo de línea al motor, pero al avanzar poco a poco, la conexión a la energía es a voltaje reducido.
Control de velocidad
Si un sistema requiere una velocidad variable del motor, entonces una forma común es utilizar un controlador de frecuencia variable con motores de CA. También se puede lograr en un motor de CC al variar el voltaje aplicado. En algunos casos, es preferible un embrague de CC.
Protección de motores y circuitos
Una función muy importante de los sistemas de control es proteger el motor y sus componentes de circuito. Se utilizan fusibles, disyuntores y relés de sobrecarga para proporcionar esta protección. Incluso el más simple de los circuitos de control del motor brinda algunas funciones de protección del motor, tales como contra la sobrecorriente, el sobrecalentamiento y el bloqueo por sobre y bajo voltaje.
Precisión del control del motor
En algunas aplicaciones, la precisión del control del motor es primordial. Por ejemplo, un robot industrial que realiza soldadura necesita una precisión de control de motor muy alta. Los sistemas de control de motores de alta precisión requieren sensores exactos y confiables y rutas robustas, ya que los datos críticos deben pasar por cables hacia largas distancias.
Protección contra sobretensiones
Los picos o sobretensiones de voltaje se producen cuando los campos magnéticos colapsan cuando se apaga la energía. Estos picos de alto voltaje pueden dañar potencialmente los componentes del circuito. El problema es bastante grave cuando el sistema de control está basado en un microprocesador, que es muy sensible a los picos de tensión y las sobretensiones. En estos circuitos, se utilizan varistores de óxido metálico (MOV, por sus siglas en inglés) que son resistencias sensibles al voltaje para proporcionar protección contra sobretensiones.