Control de velocidad en lazo cerrado para un motor de CA
Para la mayoría de las aplicaciones, es suficiente el control en lazo abierto de un motor de corriente alterna. Esto se debe a que el motor de corriente alterna tienen una muy buena regulación de velocidad por que tienen incorporados una retroalimentación con respecto a la velocidad.
Sin embargo, en ocasiones requerimos de un mejor control de la velocidad; por ejemplo, en aplicaciones donde la tensión de una cinta de material se debe regular. Para esto, requerimos un control en lazo cerrado.
En el siguiente video, podemos ver una aplicación del control de velocidad en lazo cerrado para motores de corriente alterna.
Sistema de control
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| Figura 1. Sistema de control de velocidad en lazo cerrado para un motor de CA. La variable $\omega$ es la velocidad en el rotor y $\omega^r$ es la referencia que se debe seguir. |
En la figura 1, podemos un sistema de control de velocidad en lazo cerrado para un motor de CA, donde la variable $\omega$ es la velocidad en el rotor, $\omega^r$ es la referencia que se debe seguir, el error $e$ se define por medio de la ecuación
| (1) | \(e = \omega - \omega^r\). |
El error es usado para obtener la respuesta de control por medio del controlador. El controlador puede ser un proporcional–integral
| (2) | \(u(t) = K_p e(t) + K_i \int_0^t e(\tau)\mathrm{d}\tau\). |
donde las constantes $K_p$ y $K_i$ son las ganancias proporcional e integral.
Sin embargo, esta respuesta no puede ser usada directamente en la siguiente etapa del controlador a causa del deslizamiento del motor de CA. Si la respuesta del controlador es superior al deslizamiento admisible por el motor, este puede causar fluctuaciones en la corriente que podrían causar un malfuncionamiento. Para evitar esto, aplicamos un limitador de velocidad, a la salida de control. El limitador se puede implementar como una saturación
| (3) | \(\Delta\omega =\left\{\begin{matrix} max, &\Delta\omega > max \\ u, &min \leq \Delta\omega \leq max \\ min, &\Delta\omega < min. \end{matrix}\right.\) |
Finalmente, este cambio en la velocidad angular no se puede aplicar directamente al inversor, sino que debemos sumarle la velocidad angular del motor. Esto nos dará el valor de velocidad angular requerida para que el inversor lo aplique al motor.
Dependiendo el tipo de motor, normalmente tendremos un inversor bifásico o un inversor trifásico.
Conclusiones
Un sistema de control de velocidad en lazo cerrado para motores de CA se utiliza en aplicaciones que requieren un margen de error muy pequeño; por ejemplo, en aplicaciones donde la tensión de una cinta de material se debe regular.
Sin embargo, es normalmente suficiente el uso el control en lazo abierto de un motor de corriente alterna. Esto se debe a que el motor de corriente alterna tienen una muy buena regulación de velocidad por que tienen incorporados una retroalimentación con respecto a la velocidad.
Para saber más
En el siguiente video, podemos ver otra perspectiva sobre el control en lazo cerrado de motores de CA.
Otro tipo de motor de corriente alterna es el motor sin escobillas. Este tipo de motor es un motor síncrono de corriente alterna, aunque luego se dice que es de “corriente directa”. En el siguiente video, podemos ver un esquema de control para ese tipo de motor.