Servomotores trifasicos

Servomotores Trifásicos

CONTROL DE MOTORES SÍNCRONOS
1. Introducción
Los motores sincrónicos son usados como servo-controladores en aplicaciones como equipos periféricos de computadoras, robóticos y como controladores de velocidad ajustables en una variedad de aplicaciones como: bombas de carga proporcional, grandes abanicos y compresores. En aplicaciones de baja potencia hasta unos cuantoskilowatts, son usados motores sincrónicos de imán permanente (ver Figura 1). Estos motores son a menudo referidos como motores "DC sin brocha" o motores conmutados electrónicamente.

Figura 1: Estructura de un motor sincrónico;
                            (a) imán permanente, (b) polos salientes.
2. Principio de Operación del Motor Síncrono  
El devanado de campo en el rotor produce unflujo Øf en el entrehierro. Este flujo rota a una velocidad sincrónica ws rad/s, la cual es la misma que la velocidad del rotor. El flujo Øfa se une al devanado de fase del estator, por ejemplo la fase a, varia sinosoidalmente con el tiempo:

donde;

y p es el número de polos en el motor. Si asumimos Ns como un número equivalente de vueltas en cada devanado del estator, la fem inducida en la fasea es:

Este voltaje inducido en el devanado del estator es llamado voltaje de excitación cuyo valor rms es:

En controladores de motores sincrónicos, el estator es alimentado con un juego de corrientes trifásicas balanceadas, cuya frecuencia es:

La componente de la frecuencia fundamental de la corriente del estator produce una amplitud de flujo constante ØS en el entrehierro, la cual rota ala velocidad sincrónica ws. La amplitud de ØS es proporcional a las amplitudes de las componentes de la frecuencia fundamental en las corrientes del estator.
El voltaje resultante en el entrehierro es:

Todos estos fasores están definidos en la figura 2a. Basados en esta última ecuación y en diagrama fasorial, el circuito equivalente por fase de un motor sincrónico se muestra en la Figura 2b,donde Rs y LIs son la resistencia del devanado y la inductancia de fuga, respectivamente. Incluyendo la caída de voltaje a través de la Rs y LIs en la fase a es:

El diagrama fasorial de esta ecuación se muestra en la Figura 2c, donde Øp es el ángulo entre la corriente y el voltaje en fasor.
De el circuito equivalente por fase y el diagrama fasorial de la Figura 2, el torque electromagnéticoTem puede ser obtenido como sigue: La potencia eléctrica que puede ser convertida en potencia mecánica es:

donde el ángulo Øf es llamado ángulo de torque y kt es la constante de proporcionalidad.
En el diagrama fasorial de la Figura 2c, Ia adelanta a Va. Este adelanto de factor de potencia se requiere si el motor sincrónico es alimentado por un controlador donde la corriente a través de lostiristores inversores es conmutada por los voltajes del motor sincrónico.

Figura 2: Representación por fase: (a) diagrama fasorial, (b) circuito equivalente,
(c) voltaje terminal.
En un motor sincrónico la velocidad en estado estable está determinada por el número de polos y la frecuencia de la corriente de armadura, exactamente como lo indica la siguiente ecuación:

donde n= velocidadmecánica en rpm y wm = velocidad mecánica en rad/seg.
Por lo tanto un motor sincrónico operado por una fuente de AC de frecuencia constante debe trabajar a velocidad constante en su estado estable.
En un motor el par electromagnético está en la dirección de giro y compensa al par de reacción necesario para impulsar la carga mecánica. El flujo que producen las corrientes en la armadura de un motorsincrónico gira adelante del que produce el campo, y así actúa sobre el campo y efectúa trabajo.
3.Servo Controlador con Tensión Senoidal   Aplicación de Controles de Estado Sólido para ajuste de Velocidad de Motores Sincrónicos.
Se puede obtener control de velocidad para motores de inducción mediante control de frecuencia y voltaje, así como por recuperación de la potencia del rotor a la...