Estado del arte de un motor

Estado del arte del control para los motores:

La historia de la civilización industrial comenzó en el siglo XVIII con la invención de la máquina de vapor por James Watt, en Escocia.

El uso de los motores de inducción, antes de los años 1950, se limitaba a aplicaciones o utilizaban técnicas tales como, cambios en el número de polos, variación de la resistencia del rotor, control por tensiónde alimentación, etc. No usaban ningún control sobre su velocidad, posición o par y para ello requerían en ocasiones características especiales de diseño en el motor y por ello es que presentaban una respuesta pobre en el control.

Es por ello que se vio la necesidad de desarrollar nuevas técnicas con el fin de expandir su campo de aplicación, conforme se fueron haciendo evidentes las ventajasdel motor de inducción comparado con otros tipos de motores eléctricos.

Existían dos aspectos que limitaban este desarrollo, entre las cuales fueron; la aplicación de un modelo matemático para realizar la implementación de un sistema de control, ya que el motor es un sistema dinámico no lineal y por otro lado los dispositivos electrónicos de potencia y de procesamiento de señales aun noalcanzaba un desarrollo conveniente.

Poco a poco se dieron algunos avances en la parte de la electrónica y microelectrónica, y dentro del cual se pudo emplear técnicas de control de escalar, las cuales requerían de poca capacidad de cómputo. Con este método no permitía un control sobre el par desarrollado por la maquina y presentaban una respuesta pobre en condiciones de baja velocidad y mayores a lanominal.

Las maquinas eléctricas más importantes en la conversión de la energía son la máquina de CD, la máquina de inducción y la maquina síncrona, consideradas maquinas eléctricas básicas debido a que son utilizadas ampliamente para la conversión de la energía electromecánica.

Las maquinas son llamadas de CA si su alimentación en el caso de motores o generación para el caso de generadoreses de corriente alterna, y maquinas de CD si es de corriente directa.

En la máquina de CD, el devanado de de campo está localizado en el estator y el devanado de armadura en el rotor. Una alimentación de CD se suministra a través del devanado de campo para generar un flujo magnético en la maquina dando como resultado un voltaje alternante inducido en el devanado de armadura. Una conmutaciónmecánica y una función de rectificación o inversión por medio del colector y las escobillas hacen que el voltaje terminal de armadura sea de CD.

En la maquina síncrona, el devanado de campo se encuentra en el rotor mientras que en el estator se localiza el devanado de armadura. El devanado de campo es excitado por corriente directa para producir flujo en el entrehierro. Cuando el rotor gira, unvoltaje es inducido en el devanado de armadura y la corriente de armadura produce un flujo rotatorio en el entrehierro que gira a la misma velocidad que el rotor, de ahí el nombre de maquina síncrona.

En la máquina de inducción, el devanado del estator sirve como devanado de campo y de armadura. Cuando los devanados del estator son conectados a una alimentación de CA se genera un flujo rotatorioen el entrehierro que gira a una velocidad llamada como velocidad síncrona. Este flujo giratorio induce un voltaje en el devanado del rotor causando así el flujo del corriente (de ahí el nombre de máquina de inducción). Debido a la naturaleza inductiva del devanado, la corriente inducida retrasa el voltaje causando que el rotor gire siempre a una velocidad diferente de la velocidad síncrona, espor eso que la máquina de inducción también recibe el nombre de maquina asíncrona.

En aplicaciones de control de velocidad y posición tradicionalmente se han utilizado los motores de CD debido a su larga historia y aceptabilidad pero en los últimos años, el uso de controladores de motores de CA en esas aplicaciones se ha incrementado por lo que el motor de CD está siendo reemplazado por...