PANELES DE CONTROL DEL MOTOR
A menudo, puede ser complejo el funcionamiento de las grandes empresas. Esto es más frecuente en el caso de sus sistemas de distribución de energía, ya que hay una gran cantidad de variantes que estos deben tener en cuenta. Hay una variedad de formas en que las empresas pueden intentar distribuir la energía. Se pueden distribuir a través de:
- Transformadores
- Interruptores
- Centralitas
- Tableros
La energía tiene varias aplicaciones diferentes en grandes empresas. Puede usarse para calentar, enfriar y operar maquinaria.
La mayoría de las unidades de distribución de energía que se han mencionado anteriormente tienden a usarse en combinación con diferentes tipos de cargas. Por otro lado, los centros de control de motores ejercen control sobre la distribución de potencias a los motores eléctricos.
Los controles del motor son los dispositivos o mecanismos que regulan el rendimiento del motor.
Un control del motor podría incluir un método automático o manual para arrancar y detenerlo, seleccionar la dirección de rotación (hacia adelante o hacia atrás), limitar o regular el par, regular la velocidad y/o proteger el motor de una sobrecarga o falla accidental. Los controles de motor de alto rendimiento son esenciales en la mayoría de las aplicaciones industriales.
Aplicaciones de control de motores
Todos los motores eléctricos tienen algún tipo de control. Los controles del motor cuentan con diferentes características que dependen de la función que se ejecutará.
En un caso sin complicaciones, como, por ejemplo, el uso de un interruptor para conectar el motor a su fuente de alimentación, generalmente es un simple interruptor, botón o perilla de encendido/apagado. La conmutación simple, en la mayoría de los casos, depende de la intervención humana. Sin embargo, un sensor conectado a un contacto o relé podría utilizarse como un arranque/parada automáticos del motor.
Otros interruptores pueden tener varias opciones o configuraciones para seleccionar conexiones y controles de motor específicos. Estas selecciones pueden abarcar la regulación de voltaje, velocidades múltiples o controles de rotación inversa en el arranque. Las sobrecargas y la protección contra voltajes altos pueden omitirse en los controles de motores más pequeños, confiando en cambio en disyuntores, otros protectores de corriente o la intervención humana. Sin embargo, algunos motores pequeños pueden usar un dispositivo incorporado para controlar la corriente.
Por otro lado, un motor grande puede tener sensores o relés que controlan la temperatura o protegen contra la sobrecarga de corriente. Sin embargo, estos sensores, relés y otros controles también pueden ser externos. Esos interruptores pueden incluir disyuntores o fusibles. Los controles automáticos del motor a veces incluyen un interruptor de límite u otro dispositivo para aislar los motores de daños.
En algunos motores conectados, se podría utilizar un control de motor altamente complejo para lograr una regulación más precisa del par y la velocidad. Los controles de lazo cerrado, así como otros sistemas y dispositivos son más precisos para regular el par y la velocidad de los motores conectados.
Clasificaciones de controles de motores
Los controles de motores eléctricos se clasifican en grupos según el tipo de motor que manejan los controles. Estos incluyen el servo, el imán permanente, la excitación independiente, la corriente alterna o la serie. Los controles del motor se operan de forma manual, automática o remota.
Los controles del motor están conectados a fuentes de alimentación, tales como fuentes de alimentación o paquetes de baterías, y regulan los circuitos del motor mediante señales de entrada que son analógicas o digitales.
Estándares de diseño para controles de motores
Las siguientes organizaciones establecen las normas y estándares aplicados en el diseño de los controles de motores:
- Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA, por sus siglas en inglés)
- Underwriters Laboratories (UL)
- Asociación Nacional de Protección Contra Incendios (NFPA, por sus siglas en inglés)
- Comisión Electrotécnica Internacional (IEC, por sus siglas en inglés)
Los estándares de NEMA se aplican más ampliamente a los controles de motores grandes, mientras que UL es muy común en controles más pequeños, particularmente en pequeños electrodomésticos de los EE. UU. y Canadá. Las normas de IEC se usan más ampliamente en Europa y Asia.
Controles de servomotor
- Posiciones exactas de control de lazo cerrado
- Tasas de aceleración rápidas
- Los servomotores se componen comúnmente de:
- Motores de corriente continua con escobillas
- Motores de corriente continua sin escobillas
- Motores de corriente alterna
Un control de servomotor cierra los lazos de control utilizando la retroalimentación de posición, que generalmente se implementa con un sensor de efecto Hall, un resolutor o un codificador que mide directamente la posición del rotor.
Los métodos utilizados para medir la retroalimentación de posición incluyen:
- Fuerza electromotriz (EMF, por sus siglas en inglés)
- Modulación de duración de pulso (PDM, por sus siglas en inglés)
- Pulso y dirección
Controles de motores de actuador por pasos
Los motores de actuador por pasos son síncronos, con una gran cantidad de polos, el motor polifásico sin escobillas normalmente cuenta con controladores de lazo abierto, aunque no completamente (cuando se supone que la posición del rotor se adhiere a un campo controlado giratorio). El posicionamiento exacto es más barato y más fácil con los actuadores por pasos en comparación con el uso de controles que son lazos cerrados.
Los motores con actuadores por paso contemporáneos usan un voltaje mucho más alto que el nominal en la placa de identificación, a la vez que limitan la corriente con el corte. Por lo tanto, los controles del motor son mucho más complejos. Las configuraciones normales tienen el control de posicionamiento, llamado indexador, que envía la dirección y los pulsos de paso al circuito de accionamiento de alto voltaje segregado que es responsable de limitar la corriente después del cálculo.
Para controlar los movimientos del eje del motor, se suministra energía a un electroimán que atrae los dientes del engranaje. Al alinear los dientes del engranaje con el electroimán, se produce un ligero desplazamiento con el siguiente imán. Cuando se suministra energía al siguiente imán, se corta la energía al primero y se produce una ligera rotación para crear la alineación en el siguiente. La repetición de este proceso constituye un «paso» y un número específico de pasos equivale a una rotación completa. El motor se gira a un ángulo exacto utilizando este método.
Arrancadores de motor
Los motores pequeños pueden arrancarse simplemente enchufándolos o usando un disyuntor o interruptor. Estos se conocen como interruptores manuales. Sin embargo, los motores grandes requieren contactores de motor especializados o unidades de conmutación, a menudo denominadas control automático o remoto que usan contactos magnéticos. Un motor muy grande que comúnmente usa voltaje medio podría utilizar un disyuntor como elemento de conmutación.
El arrancador directo en línea (DOL), uno de los arrancadores de motor más directos, se conecta instantánea y directamente a los terminales del motor en su fuente de alimentación cuando están energizados. Mientras tanto, los arrancadores estrella-triángulo, arrancadores suaves o de voltaje reducido usan reguladores de voltaje para conectar el motor a su fuente de alimentación. Estos reguladores aumentan el voltaje suministrado en pasos o gradualmente.
El arrancador DOL puede tener dispositivos de protección o que monitoreen las condiciones. Un DOL de gran tamaño utiliza un relé o contactor electromecánico para cambiar los circuitos del motor.
Los motores asíncronos consumen una alta corriente de arranque hasta alcanzar la velocidad máxima, normalmente superior a seis o siete veces su corriente de carga completa. Se utiliza un variador de velocidad o un arrancador de voltaje reducido para disminuir la corriente de entrada y minimizar las caídas de voltaje en su fuente de alimentación.
Los arrancadores inversos están conectados para que el motor gire hacia adelante o en retroceso. Estos arrancadores usan dos circuitos, uno para operaciones de avance y otro para retroceder. Los enclavamientos eléctricos y mecanizados prohíben el cierre concurrente. En un motor trifásico, se pueden intercambiar los cables que conectan cualquiera de las dos fases para lograr este objetivo. En motores de corriente alterna monofásicos, así como en aquello de corriente continua, se requieren dispositivos adicionales.
La utilización de inductancias en serie o arrancadores de autotransformadores, que se patentaron por primera vez alrededor de 1908, permite reducir el voltaje en los terminales del motor, para así disminuir las corrientes de entrada y el par de arranque. Cuando el motor alcanza la velocidad predeterminada, después de transcurrido cierto tiempo, o cuando es activado por el sensor de corriente, se aplica voltaje completo a los terminales. Como todo esto tiene lugar en cuestión de segundos, el dispositivo es más pequeño en comparación con el mecanismo de potencia nominal continua.
Resumen de las funciones de control del motor
Ya sea que la aplicación o función del control del motor sea simple o compleja, manual o automática, utilizada para regular el par o la velocidad, o como medida preventiva contra daños en el motor, los controles del motor son indispensables en aplicaciones de la industria comercial que usan motores eléctricos para alimentar sus operaciones, tanto CA como CC. En WATTCO, contamos con una variedad de productos y paneles de control de motores. Si tiene preguntas sobre cualquiera de nuestros productos, su función o aplicabilidad a su proyecto, llámenos al 1-800-4-WATTCO o envíenos una solicitud de información sin compromiso.