sensores

8. Control de Máquinas Eléctricas
Gran parte del amplio uso que tienen las máquinas eléctricas en la actualidad se encuentra
avalado por la confiabilidad y eficiencia en la operación de estas máquinas. Esta eficiencia
está directamente relacionada con las metodologías de control asociadas a las máquinas
eléctricas, en especial a los motores, cuya presencia en al ámbito industrial esparticularmente relevante.
Los sistemas de control de motores eléctricos se encuentran orientados a regular, según sea
el caso la velocidad o el torque de la máquina, con la mayor precisión posible y al mismo
tiempo con la mayor velocidad de respuesta posible frente a los cambios en la carga. En
este sentido, los antiguos sistemas de control a través de elementos pasivos, han sido
reemplazados pornuevas tecnologías basadas en la Electrónica de Potencia.
La electrónica de potencia permite controlar, a través del encendido y apagado de
interruptores, ya sea los voltajes o las corrientes de armadura y campo de la máquina de
modo de controlar directamente el torque y la velocidad. Adicionalmente, es posible
también controlar las condiciones a la partida de los motores de modo de obtener unarranque "suave", que beneficie la vida útil de las máquinas y minimice el impacto que
percibe la red eléctrica al conectarlas como cargas.
En la actualidad, la investigación de sistemas de control está orientada no sólo a los
parámetros de desempeño mencionados sino que además se pretende encontrar mecanismos
eficientes que permitan determinar cuando la máquina sufre fatigas y requiere demantención sin necesidad de esperar a que se produzca una falla.
En el presente capítulo se describen las principales formas de control de máquinas
eléctricas, desde el punto de la electrónica de potencia. Para ello, el capítulo expone una
introducción medianamente detallada de las válvulas de electrónica de potencia y su
operación en equipos conversores, así como también la aplicación de estosconversores en
el control de máquinas de CC, de inducción y síncronas.

8.1. Introducción a la Electrónica de potencia
8.1.1. Interruptores
Los primeros interruptores de potencia, para niveles de voltaje alto y corrientes bajas, se
desarrollaron a principios de este siglo (1902). Estos sistemas se basaban en tubos al vacío,
así como en tubos de descarga de gases para niveles de corrientemayores (gases nobles y
vapor de mercurio como Thyratron, Excitron, Ignitron).

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En 1914 se desarrollaron interruptores controlables y en 1922 se establecieron las bases de
los circuitos semiconductores utilizados en la actualidad. La Tabla 1 muestra el desarrollo
de las válvulas de electrónica de potencia en el tiempo y la Tabla 2 muestra las principales
características de cadainterruptor, tales como sus límites de corriente y voltaje, caída de
voltaje en conducción (indicador de la potencia que disipan los interruptores cuando están
conduciendo corriente), costo de adquisición y grado de controlabilidad (encendido y
apagado).
Tabla 1: Desarrollo de válvulas de Electrónica de Potencia
Año
Válvula
1947 Transistor
1954 Diodo de Silicio
1957 Tiristor (SCR)
1961 Tiristorcon capacidad de apagado(GTO)
1976 Mosfet
1982 IGBT

Tabla 2: Características de las válvulas de Electrónica de Potencia
Símbolo

Límites de
Operación

Caída de
Voltaje

Costo
Adquisición

Controlabilidad

Bajo

-----

C

Diodo

50V/100A (Schottky)
30kV/0,5A o 500V/10kA (Si.)

0,3 V (Schottky)
2V (Si.)

A
G

C

G

IA=6000A

GTO

A

UAC=8000V

TiristorA

SCR

UAC=6000V

Gate Turn Off
Thyristor

C
C

UCE=1200V

D

MOSFET

S

Metal Oxide
Semiconductor
Field Effect
Transistor

UDS=1000V,
ID=15A /
UDS=50V,
ID=250A

E

G

C
B
E

IGBT
Insulated Gate
Bipolar
Transistor

Medio

3 ..4 V

Muy
Elevado

Ángulo de
Encendido y
Apagado

1 .. 2 V

Elevado

Ángulo de
Encendido y
Apagado

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