maquina de CC

Control de Máquinas de Corriente Continua

Departamento de Ingeniería Eléctrica
Universidad de Magallanes

DIPLOMADO EN ELECTRONICA
INDUSTRIAL

MODULO DE ACCIONAMIENTOS
PRIMERA PARTE
CONTROL DE MAQUINAS DE CORRIENTE CONTINUA

Dr. Roberto Cárdenas Dobson

Diplomado en Electrónica Industrial

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Control de Máquinas de Corriente Continua

I.

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Control de Máquinas deCorriente Continua (CC)

1.1 Aspectos Constructivos de la Máquina de CC.
En general una máquina de corriente continua esta compuesta por los siguientes
elementos:
- Polos principales
- Polos de conmutación.
- Rotor (inducido y colector).
- Escobillas.
Figura 1.1 muestra los componentes típicos de una máquina de corriente continua:

Fig. 1.1. Componentes típicos de una máquina de corrientecontinua.

En el estator de la máquina se encuentran las bobinas de excitación (necesarias para la
generación del campo magnético). En el rotor se encuentran alojadas las bobinas de la
armadura, en las cuales se genera la contra-fuerza electromotriz y se produce el torque
eléctrico. Figura 1.2 muestra el rotor de una máquina de corriente continua. Figura 1.3
muestra la interacción entre loscampos magnéticos del estator y la corriente del rotor.

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Fig. 1.2 Detalle del rotor de una máquina de corriente continua.

Fig. 1.3 Máquina de CC. de cuatro polos.

1.2 Ecuaciones dinámicas de la Máquina de CC.
La máquina de continua posee dos circuitos que interactúan magnéticamente. Estos
son elcircuito de armadura o rotor y el circuito de campo o estator. Figura 1.4 muestra los
circuitos de la máquina.
Utilizando los circuitos de la Fig. 1.4 se obtienen las siguientes ecuaciones
dinámicas:

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Fig. 1.4 Circuito equivalente de la máquina de corriente continua con excitación independiente.

va (t ) =Raia (t ) + La

dia (t )
+ vrot (t )
dt

vrot (t ) = G fq i f (t )ω (t )

v f (t ) = R f i f (t ) + L f
J

(1.1)
(1.2)

di f (t )

(1.3)

dt

dω (t )
+ Bω (t ) = Tel (t ) − Tc (t )
dt

Tel (t ) = G fq i f (t )ia (t )

(1.4)
(1.5)

Donde Ra y La son la resistencia e inductancia de armadura respectivamente. Rf y Lf
son la resistencia e inductancia de campo, J y B son elmomento de inercia y fricción
viscosa del conjunto máquina-carga. El término Gfq es proporcional flujo de la máquina
(kΦ). vrot se conoce como la contra-fuerza electromotriz de la máquina.
Utilizando las ecuaciones 1.1 a 1.5, el diagrama de bloques de la máquina de continua,
a lazo abierto, se muestra en la Fig. 1.5. En esta figura se asume que las pérdidas por roce y
fricción sondespreciables y que la máquina se encuentra con una corriente de campo if
estable y constante. En este caso las características del sistema son:
-

El circuito de campo tiene una dinámica lenta, porque la constante de tiempo
τf=Lf/Rf es alta. Esto se debe a que la inductancia de campo es grande.

-

El circuito de armadura es rápido, porque la constante de tiempo τa =La/Ra es
pequeña.

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-

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La dinámica mecánica del sistema es lenta debido a que la constante de tiempo de
la puerta mecánica (τm =J/B) es alta.

Fig. 1.5. Máquina de corriente continua a lazo abierto con excitación independiente y a lazo abierto.

1.3

Lazos de Control de la Máquina de CC.
El esquema básico de control de lamáquina de corriente continua se muestra en la

figura 1.6. Para efectuar el control se utiliza una referencia de velocidad, denominada ωr* y
también se utiliza el valor máximo de corriente que puede circular por la armadura de la
máquina. (iamax).

Fig. 1.6. Esquema básico de control de una máquina de corriente continua con excitación independiente.

El esquema de control de la Fig. 1.6...