El control de par directo Emotron es una técnica avanzada para las máquinas que necesitan un control preciso de la velocidad y el par. Los números hablan por sí mismos: datos actualizados 40 000 veces por segundo, 400 por ciento del par nominal del motor a 0 rpm, respuesta de par más rápida que 1 ms y precisión de la velocidad de ±0,1 % del coeficiente de rpm. En muchos casos, se llega a conseguir incluso sin necesidad de un sensor de velocidad independiente.
Espectacular introducción en 1998
Tom Jönsson, del Departamento de I+D de Emotron, ha participado en este proyecto desde el principio. Tom recuerda la espectacular introducción de esta técnica en una feria comercial de 1998:
«El control exacto que conseguimos sin realimentación del encoder se demostró tirando al aire una bola de jugar a bolos, que una y otra vez caía suavemente en el punto correcto. Esta demostración atrajo a muchas personas y tuvimos que esforzarnos mucho para convencer a los visitantes de que aquello se realizaba sin sensores».
40 000 veces por segundo para alta precisión
El control de par directo protege el proceso de interrupciones, reaccionando con extrema rapidez a las cargas de pico, los cambios de carga bruscos o los tiempos de arranque configurados incorrectamente. El par real y el teórico se comparan no menos de 40 000 veces por segundo, lo que se consigue mediante la utilización de un DSP (procesador de señales digitales). Este proceso resulta muy útil, por ejemplo, en control de grúas donde los arranques y las paradas críticas y frecuentes requieren un par alto instantáneo, o bien en aplicaciones de trituradoras donde es necesario ajustar la velocidad rápidamente al tipo o tamaño del material.
El controlador de velocidad de los variadores de velocidad Emotron garantiza un funcionamiento eficaz mediante la adaptación inmediata de la velocidad a los cambios en la carga. Este proceso resulta muy útil, por ejemplo, en control de grúas donde los arranques y las paradas críticas y frecuentes requieren un par alto instantáneo, o bien en aplicaciones de trituradoras donde es necesario ajustar la velocidad rápidamente al tipo o tamaño del material.
Par de pico de hasta el 400 por ciento
El variador de velocidad puede proporcionar el par más alto posible por amperio a partir de un motor industrial normal, ofreciendo de esta forma la opción de controlar el motor sin sensor de velocidad al mismo tiempo que mantiene el control del par y la velocidad. Mediante la medición de la intensidad y el voltaje del motor, es posible controlar el par y la velocidad del motor de forma permanente y con precisión exacta en tiempo real. Los variadores de velocidad Emotron se basan en el control directo del flujo magnético y el par del motor eléctrico conectado. La alta precisión del flujo y del estimador de par permite aumentar el par de pico del motor en hasta el 400 por ciento del par nominal, incluso a 0 rpm. Para alcanzar un par tan alto, el variador de velocidad debe corresponderse con la intensidad necesaria.
La relación de la intensidad con el par es de 1:1
Gracias al control de par directo, el coeficiente par / intensidad puede considerarse como lineal por encima del par nominal, es decir, por ejemplo, el 200 por ciento de los resultados de intensidad en el 200 por ciento del par. Gracias a esto, la capacidad de sobrecarga necesaria para que el variador de velocidad mantenga el control total del motor puede ser considerablemente inferior a la capacidad sin control del par directo.
Alta dinámica sin realimentación del encoder
La parte más importante del control de par directo es el modelo del motor, el cual proporciona estimaciones precisas del flujo real y del par del motor. Si hacemos una comparación entre los valores reales calculados y los valores de referencia con una frecuencia de cálculo muy alta, es posible conseguir un bucle cerrado de flujo y el control del par. Todos los parámetros relevantes del motor se miden automáticamente, la inercia de carga se comprueba y los parámetros internos se ajustan de forma automática en correspondencia. De esta forma, conseguimos un tiempo de respuesta de par que puede ser inferior a 1 ms, así como una precisión en la velocidad de tan solo ±0,1 % del coeficiente de rpm, incluso sin un sensor específico en el motor.
Par de frenado doble
En aplicaciones de grúas, el control de par directo funciona junto con los frenos chopper del variador de velocidad para conseguir que la potencia de frenado se active y desactive cuando sea necesario. De esta forma se garantiza que el motor pueda proporcionar el par requerido en el momento justo en que se suelta el freno mecánico. Cuando se frena una carga elevada, el par requerido se mantiene al mismo tiempo que la velocidad se reduce de forma continua hasta cero. La carga desciende de forma segura antes incluso de activar el freno mecánico.
Sin disparos falsos de sobreintensidad
Los variadores de velocidad con control de par directo funcionan con control directo del par del motor y del flujo. De esta forma, se eliminan eficazmente falsos disparos causados por cargas que chocan, interrupciones en la alimentación eléctrica o tiempos de arranque configurados incorrectamente. Todas las conmutaciones del variador de velocidad están relacionadas directamente con el estado electromagnético del motor, proporcionando un control suave y preciso en todo momento.
Nuevas funciones y facilidad de uso
El control de par directo actualmente es una tecnología ya asentada, pero el trabajo del Departamento de I+D de Emotron continúa:
«Nos centramos en seguir aumentando la facilidad de uso y en implantar nuevas funciones y opciones de comunicación», según las palabras de Tom Jönsson. «Queremos seguir mejorando el rendimiento de los procesos de nuestros clientes empleando esta técnica».