Regulación de velocidad de un motor de C.C.
El motor de corriente continua es un dispositivo actuador de potencia que proporciona energía a una carga como se muestra en la siguiente figura:
El motor cc convierte energía eléctrica en forma de
corriente continua en energía mecánica rotacional. Una gran parte del par
generado en el rotor (inducido) del motor está disponible para mover una carga
externa. Debido a características tales como par elevado, controlabilidad de la
velocidad en un amplio rango, portabilidad,
características par-velocidad bien comportadas y adaptabilidad a diversos tipos
de métodos de control, los motores de cc aún se utilizan en general en
numerosas aplicaciones de control, incluyendo a manipuladores robóticos,
mecanismos de transportes de cintas, unidades de disco, máquinas de
herramientas y actuadores de servo-valvulas.
Sistema de
ecuaciones diferenciales del motor de c.c.
Simulación del
motor de c.c. con Anylogic:
En primer lugar, he realizado la simulación del motor de c.c.,
mediante el programa Anylogic, y para ello he introducido en el programa el
sistema de 3 ecuaciones diferenciales de primer orden, las cuales se calculan
de la siguiente manera:
Carga mecánica:
La diferencia entre el par motor Pm(t) y el par de carga
Pl(t) hace girar al disco del inducido, de inercia Jm y coeficiente de
amortiguamiento Bm. Por la segunda Ley de Newton:ƩM=J×α
Modelo interno:
Despejando las derivadas y con el cambio:
Obtenemos:
Un sistema de 3 ecuaciones diferenciales de primer orden,
las cuales he introducido en el Anylogic
:
Y por último mediante un"Slider" he comprobado la velocidad de giro del motor de corriente continua, llegando esta ha un máximo y a un mínimo.
:
Y por último mediante un"Slider" he comprobado la velocidad de giro del motor de corriente continua, llegando esta ha un máximo y a un mínimo.
Función de
transferencia del motor c.c.
La función de transferencia del motor de C.C. se establecerá
para una aproximación lineal de un motor real y se despreciarán los efectos de
segundo orden, como la histéresis, y la caída de tensión en las escobillas. El
voltaje de entrada se puede aplicar a los terminales de la excitación o a los
del inducido. El flujo en el espacio de aire del motor es proporcional a la
corriente de excitación, siempre que el campo no esté saturado, de modo que:
Resolución con
Simulink:
Una
mayoría de los trenes modernos y de los vehículos de tránsito locales utilizan
motores de tracción eléctricos. En la siguiente figura se muestra en forma de
diagrama de bloques el accionamiento motorizado eléctrico de un ferrocarril que
incorpora el control necesario de velocidad del vehículo. El objetivo del
diseño es obtener un modelo y la función de transferencia en lazo cerrado del
sistema w(s) / wa(s), seleccionar resistencias apropiadas R1,
R2, R3 y R4 y entonces predecir la respuesta del
sistema.
