Los variadores de control de movimiento son componentes esenciales en la automatización industrial moderna, ya que permiten un control preciso de motores y maquinaria. Como proveedor líder de variadores de control de movimiento, a menudo me preguntan sobre los componentes principales que componen estos sofisticados dispositivos. En esta publicación de blog, profundizaré en los elementos clave de una unidad de control de movimiento, explicando sus funciones y cómo trabajan juntas para garantizar un rendimiento óptimo.
Fuente de alimentación
La fuente de alimentación es la columna vertebral de cualquier accionamiento de control de movimiento. Proporciona la energía eléctrica necesaria para el funcionamiento del convertidor y del motor conectado. Un variador de control de movimiento típico puede funcionar con alimentación de CA monofásica o trifásica, según los requisitos de la aplicación. La unidad de fuente de alimentación convierte la alimentación de CA entrante en alimentación de CC, que luego es utilizada por los demás componentes del variador.
Además de proporcionar energía, la fuente de alimentación también desempeña un papel crucial en la protección del variador contra perturbaciones eléctricas como picos y sobretensiones de voltaje. Está equipado con varias funciones de protección, como protección contra sobretensión, protección contra subtensión y protección contra cortocircuitos, para garantizar el funcionamiento seguro y confiable del variador.
Rectificador
El rectificador es responsable de convertir la energía CA entrante en energía CC. Consta de un conjunto de diodos o tiristores que permiten que la corriente fluya en un solo sentido. El circuito rectificador puede ser un rectificador de media onda o un rectificador de onda completa, según el diseño del variador.
Un rectificador de media onda permite que pase solo la mitad de la forma de onda de CA, mientras que un rectificador de onda completa permite que toda la forma de onda de CA se convierta en energía de CC. Los rectificadores de onda completa se utilizan más comúnmente en variadores de control de movimiento porque proporcionan una salida de CC más suave y son más eficientes.
Enlace CC
El enlace CC es un banco de condensadores que almacena la potencia CC generada por el rectificador. Actúa como un amortiguador entre el rectificador y el inversor, asegurando un suministro de energía estable y continuo al inversor. El enlace de CC también ayuda a filtrar cualquier ondulación o ruido en la alimentación de CC, proporcionando un suministro de energía limpio y fluido al inversor.
El tamaño y la capacitancia del banco de capacitores del enlace de CC dependen de la potencia nominal del variador y de los requisitos de la aplicación. Un banco de condensadores más grande puede almacenar más energía y proporcionar un suministro de energía más estable, pero también aumenta el costo y el tamaño del variador.
Inversor
El inversor es el corazón del accionamiento de control de movimiento. Convierte la energía CC del enlace de CC en energía CA con frecuencia y voltaje variables. El inversor utiliza un conjunto de transistores de potencia, como transistores bipolares de puerta aislada (IGBT) o transistores de efecto de campo semiconductores de óxido metálico (MOSFET), para encender y apagar la alimentación de CC a altas frecuencias.
Al controlar la frecuencia de conmutación y la duración de los transistores de potencia, el inversor puede ajustar la frecuencia y el voltaje de la potencia de CA de salida. Esto permite que el variador controle la velocidad, el par y la dirección del motor conectado. El inversor también proporciona varias funciones de control, como control vectorial, control orientado a campo y control de par directo, para garantizar un control preciso y eficiente del motor.
Circuito de control
El circuito de control es responsable de monitorear y controlar el funcionamiento del variador de control de movimiento. Consiste en un microcontrolador o un procesador de señales digitales (DSP) que recibe señales de entrada de varios sensores e interruptores, como sensores de velocidad, sensores de posición y sensores de corriente.
Basándose en estas señales de entrada, el circuito de control calcula las señales de control apropiadas para el inversor y los demás componentes del variador. También proporciona varias funciones de protección, como protección contra sobrecorriente, protección contra sobretensión y protección contra sobretemperatura, para garantizar el funcionamiento seguro y confiable del variador.
El circuito de control se puede programar para implementar diferentes algoritmos de control y modos de funcionamiento, según los requisitos de la aplicación. Por ejemplo, se puede programar para implementar un bucle de control de velocidad, un bucle de control de par o un bucle de control de posición.
Sensores de retroalimentación
Los sensores de retroalimentación se utilizan para proporcionar información sobre la posición, la velocidad y el par del motor conectado. Desempeñan un papel crucial para garantizar un control del motor preciso y exacto. Existen varios tipos de sensores de retroalimentación comúnmente utilizados en unidades de control de movimiento, que incluyen:
- Codificador: Un codificador es un dispositivo que mide la posición y velocidad del eje del motor. Consta de un disco giratorio con una serie de ranuras o marcas y un sensor estacionario que detecta el paso de las ranuras o marcas. Los codificadores pueden ser incrementales o absolutos, según el tipo de información que proporcionan.
- Resolver: Un resolver es un tipo de transformador rotativo que mide la posición y la velocidad del eje del motor. Consta de un estator y un rotor, y el voltaje de salida del resolutor es proporcional a la posición del rotor. Los resolutores son más resistentes y fiables que los codificadores, pero también más caros.
- Sensor de efecto Hall: Un sensor de efecto Hall es un dispositivo que mide el campo magnético generado por el motor. Se puede utilizar para detectar la posición y velocidad del eje del motor, así como la dirección de rotación. Los sensores de efecto Hall son simples y económicos, pero menos precisos que los codificadores y resolutores.
Interfaz de comunicación
La interfaz de comunicación permite que el variador de control de movimiento se comunique con otros dispositivos, como controladores lógicos programables (PLC), interfaces hombre-máquina (HMI) y otros equipos de automatización industrial. Proporciona un medio para que el variador reciba comandos de control y transmita información de estado.
Existen varios tipos de interfaces de comunicación comúnmente utilizadas en los variadores de control de movimiento, que incluyen:
- Comunicación en serie: Las interfaces de comunicación en serie, como RS-232, RS-485 y CANopen, se utilizan comúnmente para la comunicación a corta distancia entre el variador y otros dispositivos. Son simples y económicos, pero tienen velocidades de transferencia de datos limitadas.
- Comunicación Ethernet: Las interfaces de comunicación Ethernet, como Ethernet/IP, Profinet y Modbus TCP, son cada vez más populares para aplicaciones de automatización industrial. Proporcionan velocidades de transferencia de datos de alta velocidad y pueden admitir comunicaciones de larga distancia.
- Comunicación de bus de campo: Las interfaces de comunicación Fieldbus, como DeviceNet, Profibus e Interbus, se utilizan para la comunicación entre el variador y otros dispositivos en un sistema de control distribuido. Proporcionan un medio de comunicación confiable y eficiente, pero requieren hardware y software especializados.
Conclusión
En conclusión, un variador de control de movimiento es un dispositivo complejo que consta de varios componentes clave, cada uno de los cuales desempeña un papel crucial para garantizar un control preciso y eficiente del motor. La fuente de alimentación, el rectificador, el enlace de CC, el inversor, el circuito de control, los sensores de retroalimentación y la interfaz de comunicación trabajan juntos para proporcionar una fuente de alimentación estable y confiable, controlar la velocidad y el par del motor y comunicarse con otros dispositivos en el sistema de automatización industrial.
Como proveedor deUnidad de control de movimiento, ofrecemos una amplia gama de variadores de control de movimiento de alta calidad que están diseñados para satisfacer las diversas necesidades de nuestros clientes. Nuestros variadores están equipados con la última tecnología y características, como algoritmos de control avanzados, sensores de retroalimentación de alto rendimiento e interfaces de comunicación confiables, para garantizar un rendimiento y confiabilidad óptimos.
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Referencias
- Manual de control de movimiento, segunda edición, por Peter Vas
- Manual de electrónica industrial, cuarta edición, por Timothy W. Liao
- Accionamientos eléctricos: conceptos, aplicaciones y control, por GK Dubey