Regulación de voltaje DC

Hoy, tanto en la industria como en la esfera civil, hay muchas instalaciones, accionamientos eléctricos, tecnologías, donde el suministro de energía no requiere alternancia, sino voltaje constante. Dichas instalaciones incluyen varias máquinas industriales, equipos de construcción, motores de transporte eléctrico (metro, trolebús, cargador, automóvil eléctrico) y otras instalaciones de CC de diversos tipos.

El voltaje de suministro para algunos de estos dispositivos debe ser variable de modo que, por ejemplo, un suministro de corriente cambiante al motor eléctrico conduzca a un cambio correspondiente en la velocidad de rotación de su rotor.

Una de las primeras formas de regular el voltaje de CC es regular con un reóstato. Entonces podemos recordar el circuito motor - generador - motor, donde nuevamente, al ajustar la corriente en el devanado de excitación del generador, se logró un cambio en los parámetros operativos del motor final.

Pero estos sistemas no son económicos, se consideran obsoletos y los esquemas regulatorios son mucho más modernos. basado en tiristores. La regulación de tiristores es más económica, más flexible y no conduce a un aumento en los parámetros globales de masa de la instalación. Sin embargo, lo primero es lo primero.

Regulación reostática (regulación con resistencias adicionales)

La regulación por medio de una cadena de resistencias conectadas en serie le permite cambiar la corriente y el voltaje del motor eléctrico limitando la corriente en su circuito de anclaje. Esquemáticamente, parece una cadena de resistencias adicionales conectadas en serie al devanado del motor, y conectadas entre él y el terminal positivo de la fuente de energía.

 

Los contactores pueden derivar algunas resistencias según sea necesario para que la corriente a través del devanado del motor cambie en consecuencia. Anteriormente, en los accionamientos eléctricos de tracción, este método de regulación estaba muy extendido y, por la falta de alternativas, era necesario soportar una eficiencia muy baja debido a pérdidas de calor significativas en las resistencias. Obviamente, este es el método menos efectivo: el exceso de potencia simplemente se disipa en forma de calor innecesario.

Regulación del motor - generador - sistema del motor

Aquí, el voltaje para alimentar el motor de CC se obtiene localmente utilizando un generador de CC. El motor de accionamiento gira el generador de CC, que a su vez alimenta el motor del actuador.

La regulación de los parámetros de funcionamiento del motor del actuador se logra cambiando la corriente del devanado de excitación del generador. La corriente del devanado del campo del generador es mayor: cuanto mayor voltaje se suministra al motor final, menor es la corriente de campo del campo del generador, menor voltaje, respectivamente, se suministra al motor final.

Este sistema, a primera vista, es más eficiente que simplemente disipar energía en forma de calor a través de resistencias, pero también tiene sus inconvenientes. En primer lugar, el sistema contiene dos máquinas eléctricas adicionales, de tamaño bastante grande, que necesitan servicio de vez en cuando. En segundo lugar, el sistema es inercial: las tres máquinas conectadas no pueden cambiar drásticamente su curso. Como resultado, nuevamente la eficiencia es baja. Sin embargo, durante algún tiempo, tales sistemas se usaron en fábricas en el siglo XX.

Método de control de tiristores

Con la llegada de los dispositivos semiconductores en la segunda mitad del siglo XX, se hizo posible crear reguladores de tiristores de pequeño tamaño para motores de CC.El motor de CC ahora estaba simplemente conectado a la red de CA a través del tiristor, y al variar la fase de apertura del tiristor, fue posible obtener un control suave de la velocidad del rotor del motor. Este método permitió hacer un gran avance al aumentar la eficiencia y la velocidad de los convertidores para alimentar motores de CC.

El método de control de tiristores ahora también se usa, en particular, para controlar la velocidad de rotación del tambor en las lavadoras automáticas, donde un motor de alta velocidad del colector sirve como un motor. Para ser justos, observamos que un método de regulación similar funciona en los atenuadores de tiristores, que pueden controlar el brillo del brillo de las lámparas incandescentes.

Control basado en PWM con enlace de CA

La corriente continua con la ayuda de un inversor se convierte en corriente alterna, que luego aumenta o disminuye por medio de un transformador, y luego se rectifica. El voltaje rectificado se aplica a los devanados del motor de CC. Quizás adicional regulación de pulso por modulación PWM, entonces el efecto de salida alcanzado es algo similar a la regulación de tiristores.

La presencia de un transformador y un inversor, en principio, conduce a un aumento en el costo del sistema en su conjunto, sin embargo, la moderna base de semiconductores le permite construir convertidores en forma de dispositivos de pequeño tamaño terminados alimentados por corriente alterna, donde el transformador cuesta un pulso de alta frecuencia y, como resultado, las dimensiones son pequeñas y la eficiencia ya alcanza los 90 %

Control de impulsos

El sistema de control de impulsos de los motores de CC es similar en su diseño a un pulso. Convertidor DC-DC. Este método es uno de los más modernos, y se usa hoy en día en automóviles eléctricos y se implementa en el metro. El enlace del convertidor reductor (diodo e inductor) se combina en un circuito en serie con el devanado del motor, y al ajustar el ancho de los pulsos suministrados al enlace, logran la corriente promedio requerida a través del devanado del motor.

Tales sistemas de control de pulso, de hecho, los convertidores de pulso, se caracterizan por una mayor eficiencia, más del 90%, y tienen una velocidad excelente. Ofrece grandes oportunidades para recuperacion de energia, que es muy importante para máquinas con alta inercia y para automóviles eléctricos.