Controlar un motor de corriente continua manteniendo constante la entrada de energía eléctrica

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He visto motores de corriente continua controlados por control de corriente y control de rpm. Tal como lo entiendo, uno podría usar un PWM, por ejemplo, para controlar la corriente media de un motor mientras lo mide y, por lo tanto, mantiene la corriente aprox. constante. Si la corriente aumenta, el tiempo de conexión del PWM disminuirá y la corriente media I (para mantenerla constante) y la tensión media U disminuirán.

¿Qué pasaría si, en cambio, uno donde controlar la energía eléctrica? Es decir, manteniendo P = U I t_on / (t_on + t_off) constante cambiando solo t_on / t_off.

Imho, si el par aumenta y, por tanto, I aumenta, t_on caerá a un punto diferente. La potencia mecánica cambiaría, pero ¿qué más pasaría? O mejor dicho, ¿por qué aparentemente nadie hace esto? ¿Hay algunos inconvenientes serios que no he descubierto? ¿Simplemente no funcionaría?

También apreciaría algo de literatura como respuesta / comentario.

    
pregunta DonQuiKong

2 respuestas

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En general, los motores se controlan con el fin de controlar la máquina o el proceso impulsado. El modo de control está determinado por las características del proceso y el rendimiento deseado. El control de la velocidad del motor generalmente proporciona el rendimiento deseado. Controlar el par del motor a veces es deseable, pero generalmente hay un bucle de control externo del proceso variable o incluso un bucle de velocidad cuando se controla el par. Cuando se controla la velocidad, también puede haber un bucle de control externo de la variable del proceso. El concepto clave es que el motor y el control del motor no se pueden ver como un sistema independiente. Es sólo la mitad de la ecuación.

La relación entre la potencia de entrada y el rendimiento final del proceso rara vez resulta en la necesidad de controlar la potencia de entrada. La potencia de entrada a veces se ha controlado en procesos de mezcla. Si el objetivo es mezclar bien un lote de material que comienza bastante viscoso y se diluye a medida que avanza la mezcla, puede ser conveniente dejar que el impulsor funcione lo más rápido posible sin calentar demasiado el material. En ese caso, se establece una potencia de operación y el mezclador aumenta gradualmente la velocidad a medida que se adelgaza y se vuelve más fácil de mezclar. Cuando comienza la mezcla, el par es alto y la velocidad es baja. A medida que la mezcla se adelgaza, el par disminuye y la velocidad aumenta, pero la potencia permanece constante.

Hay otras operaciones de potencia constante, como enrollar material en un carrete que está en un eje accionado y cortar material con una máquina herramienta que usa herramientas de varios diámetros. En esos casos, el motor experimenta una torsión decreciente a medida que aumenta la velocidad, pero se utilizan otros parámetros del proceso para establecer la velocidad o la torsión del motor.

    
respondido por el Charles Cowie
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Hay que decirlo, no importa si ajusta el voltaje o la corriente de un motor, en realidad está ajustando la cantidad de energía que está aplicando. Sin embargo, entiendo que no es lo que estás preguntando.

Dada una tensión de terminal constante, un motor de CC, por su propia naturaleza, consumirá y entregará una cantidad de potencia que equilibrará la velocidad y la relación de par.

Esto sucede porque a medida que la velocidad del motor aumenta la FEM trasera, la rotación del motor reduce la tensión efectiva que tiene disponible. Esa reducción en el voltaje significa que el motor tomará menos corriente y por lo tanto producirá menos par.

A medida que se alcanza un punto de equilibrio donde se toma la corriente suficiente, el par de torsión equilibra la carga en el eje.

Eso, por supuesto, es un sistema de control de bucle abierto. Aplica el poder y déjalo correr a la velocidad a la que se establezca. Tales métodos son buenos para cargas como los fanáticos en los que realmente no te importa exactamente qué tan rápido gira.

En un sistema de circuito cerrado, en realidad solo estás controlando dos cosas.

1.) Velocidad: desea que la carga se mueva a una velocidad específica por cualquier motivo que requieran los requisitos.

2.) Aceleración: la velocidad a la que se debe acelerar la carga a la velocidad deseada.

Ocasionalmente, también puedes agregar

3.) Posición, pero lo controlas mediante el uso de la velocidad y la aceleración.

Algunos argumentarán que también desea controlar el torque, pero de hecho, para aplicaciones prácticas, el torque está cubierto, o incluido en las matemáticas, de los dos anteriores. Para una carga conocida y una aceleración requerida, el torque requerido es matemática simple. Del mismo modo, para una velocidad dada se puede determinar la carga. O para decirlo de otra manera, si necesita acelerar más rápido o mantener una velocidad más alta, debe aplicar la cantidad apropiada de torque adicional.

Entonces, ¿cómo controla el motor en un sistema de circuito cerrado para suministrar el par de torsión correcto para cumplir con sus requisitos de velocidad y aceleración?

Básicamente tienes dos opciones, las cuales requieren retroalimentación de la velocidad actual del motor.

1.) Ajuste la tensión del terminal aplicada al motor.

Esto utiliza la característica de equilibrio natural de los motores para encontrar la velocidad correcta donde la carga está equilibrada.

2.) Ajuste la corriente, y por lo tanto el par de torsión directamente.

Nota: en realidad, para ajustar la corriente se aplica efectivamente un voltaje mayor o menor del terminal, la diferencia radica realmente en lo que está midiendo, no en lo que está ajustando.

Note que dije AJUSTAR. A excepción de las cargas simples donde la carga en sí es lineal y bien entendida, la variable de control debe ajustarse continuamente para mantener un estado estable a pesar de lo que está haciendo la carga. De lo contrario, se pueden producir oscilaciones u condiciones de fuga y, a menudo, un fallo catastrófico.

Como tal, aplicar una cantidad constante de energía para decir un abridor de puerta de garaje sería una locura, ya que la carga cambia notablemente entre la posición hacia abajo y hacia arriba del motor. De manera similar, aplicar un par constante a una carga que se reduce repentinamente, causará una aceleración extrema (suponiendo que el suministro de corriente tenga el margen de voltaje).

Este tipo de respuesta se ha prolongado un poco ...

Pero, en resumen, no controla el voltaje, la corriente o la potencia de un motor, controla el movimiento del motor. Usted ajusta la variable que tenga más sentido para mantener el motor en un estado estable en el movimiento controlado requerido del motor.

    
respondido por el Trevor_G

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