AADECA - Asociación Argentina de Control Automático ...€¦ · Bobinados. ESTATOR. AADECA -...

AADECA - Asociación Argentina de Control Automático JORNADA SOBRE CONTROL DE MOVIMIENTOS 08-06-2010

1Ing. Kemerer Sebastian - Schneider Electric Argentina

SERVOMOTORES



Contenido

1. Tipos de motores.2. Motores asincrónicos y sincrónicos3. Servomotores4. Sistemas de realimentación.



Motor

1. Tipos de Motores

Sin EscobillaCon escobilla

Motor DC sincrónico



Motor

Sin Escobilla

1. Tipos de Motores

Con escobilla

DC sincrónico SincrónicosAsincrónicos



REPASO

Motores Asincrónicos y Sincrónicos



ROTOR tipo jaula de ardilla.

2. Motores Asincrónicos

Barras rotóricas

Anillos Terminales

Laminas en corto circuito

eje

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:AM_Klietka_stoc.jpg



El estator consiste en un núcleo hecho con finas láminas metálicas agrupadas.

Los bobinados trifásicos están insertados en las muescas del núcleo estatórico.

ESTATOR


Por los bobinados circulan 3 corrientes equilibradas sinusoidales desfasadas 120°.



El rotor “vee” el campo giratorio del estator. Este campo giratorio crea una tensión inducida( FEM) en los conductores del rotor.La tensión inducida causa la circulación de corriente en el rotor. La corriente circula por las barras rotóricas y alrededor los anillos de terminación.

El motor asincrónico es comúnmente llamado motor de inducción.

Campos magnéticos de las barras rotóricas

Corrientes de las barras rotóricas

Corrientes por los End Rings

Esto produce alrededor de cada barra rotórica un campo magnético, que interactúa con el del estator. (el rotor se convierte en un electroimán con polos N y S alternantes)

Rotor Rotor barsbars

End End ringsrings

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO2. Motores Asincrónicos



RESBALAMIENTOLa velocidad del rotor es siempre inferior a la del campo estatórico (esta velocidad se la llama velocidad de sincronismo)Hay un resbalamiento entre la velocidad del rotor y la de rotación del campo estatórico.

( )% n

nnSS

RS−=

El resbalamiento varía con el torque aplicado en el eje del motor.

Resbalamiento (%)

Vel.

0


ns



VENTAJA DE LOS MOTORES ASINCRÓNICOS:Fácil arranque.

Pueden ser conectadas directamente a las redes trifásicas

DESVENTAJA DE LOS MOTORES ASINCRÓNICOS:El control de la velocidad y la posición es difícil ya que el rotor no está

sincronizado con el campo

El torque depende de la velocidad del motor

Poco dinámicos, elevada inercia




(IDEM Asincrónicos)

ESTATOR

2. Motores Sincrónicos

Por los bobinados circulan 3 corrientes equilibradas sinusoidales desfasadas 120°.

El estator consiste en un núcleo hecho con finas láminas metálicas agrupadas. Los bobinados trifásicos están insertados en las muescas del núcleo estatórico.



pueden ser bobinados, alimentado con DC a través de colectores.ROTOR: 2. Motores Sincrónicos



ΦΦrr

ΦΦrr : flujo rot: flujo rotóórico (imanes)rico (imanes)

pueden ser bobinados, alimentado con DC a través de colectores.

N

N N

SS

Eje no magnéticoo con imanes permanentes.

De acá en más nos referiremos solo a los de imán permanente.

ROTOR: 2. Motores Sincrónicos



Esto causa la rotación de los imanes permanentes.Así, el rotor gira a la misma velocidad que el campo rotante, llamada velocidad de sincronismo

Imán permanente

Campo magnético rotante

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

El campo magnético permanente interactúa con el campo rotante del estator.El polo rotante N atrae el polo magnético S del imán del rotor.




Curva TORQUE - VELOCIDAD


Velocidadnm

Motor asincrónico

Motor sincrónico

TorqueM



ARRANQUE

La condición de sincronismo no es natural,

Si le proveemos al estator directamente alta frecuencia, el campo magnético rotante del estator no podrá atraer el imán del rotor.

El arranque directo de un motor sincrónico no es posible




VENTAJAS DE LOS MOTORES SINCRÓNICOS:El rotor está sincronizado con el campo estatórico.

Permite controlar la velocidad exacta del motor.

Poca Inercia

DESVENTAJA DE LOS MOTORES SINCRÓNICOS:No pueden arrancar solos (necesitan girar cerca de la velocidad de sincronismo

antes de sincronizarse).

El rotor sale de sincronismo si hay sobrecarga.




3. Servomotores

¿Qué son los Servomotores?

SERVOMOTOR SENSOR DE

POSICIÓNMOTOR



Los servomotores son básicamente motores montados con un

sistema de realimentación

Pueden ser:ASINCRÓNICOS

SINCRÓNICOS

ESPECIALES: Lineales Torque

3. Servomotores



SERVOMOTOR ASINCRSERVOMOTOR ASINCRÓÓNICONICO= =

MOTOR ASINCRONICO MOTOR ASINCRONICO + +

SENSOR PARA LA MEDICISENSOR PARA LA MEDICIÓÓN DE LA POSICIN DE LA POSICIÓÓNN

3.1. Servomotores Asincrónicos

Motores asincrónicos con sensor para la medición de posición (encoder o resolver)

Función del sensor:Monitorear la velocidad del motor y mediante el drive mantenerla constanteConocer la posición exacta del rotorPermitirle al drive manejar el torque del motor a bajas velocidades y controlar la posición del rotor.



También llamados SERVOMOTORES de AC

SERVOMOTOR SINCRSERVOMOTOR SINCRÓÓNICONICO= =

MOTOR SINCRMOTOR SINCRÓÓNICO DE IMNICO DE IMÁÁN PERMANENTE N PERMANENTE + +

SENSOR PARA LA MEDICISENSOR PARA LA MEDICIÓÓN DE LA POSICIN DE LA POSICIÓÓNN

3.2. Servomotores Sincrónicos

Se resuelven los 2 problemas principales del motor sincrónico. Para eso:Se agrega un sensor de posición al motor para indicarle al drive la posición del rotor (encoder absoluto o resolver)Se controla con un drive o variador electrónico (servodrive) el cual regulará el campo estatórico en función de la posición del rotor



Conectores

Eje con/sin chavetero

Freno electromang.

(opcional)

Realimentación encoder

Brida

Imanes

Bobina




Región de op. intermitente

Región de op. continua

Vel.

Torque

0 1000 2000 3000 4000 5000

Región de operación continua

Límite mecánico

(Rulemanes)

Limite térmicoCurva S1

Limitaciones del Drive

Limitado por la corriente máxima del Drive

Definido por la corriente del drive

Limitación del Bus de DC

M0

Torque reposo

MMAX

Torque pico

nNVelocidad nominal

Δθ

= 100KMN

nN

Región de operación intermitente

MN Torque nominal


Definido por la corriente del drive



Motores Torque

Motores Lineales

4. Servomotores Especiales



4.1. Motores TorqueEs un servomotor sincrónico con un alto número de polos.Motores de baja velocidad y con torque muy alto.

Torque desde 38Nm a 5000Nm

Diámetros de 60mm 1200mmRequieren ser refrigeración con liquidoConsiderados como Direct Drives

Conductos de refrigeración de agua

Imanes

ROTOR

Cables de Potencia

Bobinados

ESTATOR



4.2. Servomotores LinealesEs un servomotores sincrónico pero abierto y planoLos bobinado están en la parte móvilLos bobinados generalmente son refrigerados por agua.Considerados como Direct Drives

PRIMARIO

SECUNDARIO

Imanes

Cables

Bobinas Laminado



SISTEMAS DE REALIMENTACION



1. Sistemas de realimentación

Resolvers

Encoder SinCos

Encoders incrementales relativos y absolutos

Encoder SinCos Hiperface



El resolver actúa como un transformador rotante.

Sistema muy robusto – no es electrónico ni óptico .

Entrega una posición absoluta por cada revolución.

Montados directamente en el eje del motor (sin acople)

Excitación Seno

Coseno

1. Resolvers : Principio



B = Ue cos θ

= Vsin (ω.t) cos θA = Ue sin θ

= Vsin (ω.t) sin θ

E = V sin (ω.t)

Las señales A y B son demoduladas dentro del drive para obtener las señales seno o coseno

B

A

E

1. Resolvers : Principio



Ejemplo de señales.

Velocidad lenta Velocidad rápidaReposo

1. Resolvers: Características Técnicas



Transforma información angular en pulsos digitalesEl sistema de lectura se basa en la rotación de un disco graduado, un emisor de luz y un receptor.Las variaciones de luz generan impulsos eléctricosPara evitar interferencias generalmente se utilizan salidas diferencialesPueden ser relativos o absolutos

2. Encoders



2. Encoders



Los Encoders SinCos® tienen 2 señales incrementales sinusoidales Seno y Coseno de (1Vpp) para dar el incremento de la medición.

Para determinar la posición se deberá interpolar las señales

Permiten alcanzar mayor cantidad de pulsos por vuelta.

Permiten obtener la posición absoluta de una vuelta (idem resolver)

3. Encoders Seno-Coseno



Encoder Absoluto SinCos® Hiperface®Single turn (1 vuelta) Multi turns (multivuelta)

4. Encoders Sincos® Hiperface®



4. Encoders Absoluto Sincos® Hiperface®



1 8

1 8

1 8

1 8

Sistema óptico

ASIC

LED

En los Encoder multivuleta, hay un reductor mecánico con Sensor de Efecto Hall

Con

trol

ler

EEPROM

RS 485

Ampli.Canal analógico

Parámeteros

Alimentación

5. Encoders Absoluto Sincos® Hiperface® multivuelta



PreguntasPreguntas



Muchas GraciasMuchas Gracias

AADECA - Asociación Argentina de Control Automático ...€¦ · Bobinados. ESTATOR. AADECA -...

Documents

Transcript of AADECA - Asociación Argentina de Control Automático ...€¦ · Bobinados. ESTATOR. AADECA -...