¿Qué son los Sistemas de Accionamiento Eléctrico?

Definición

Un sistema de accionamiento eléctrico se define como un mecanismo diseñado para regular la velocidad, el par y la dirección de un motor eléctrico. Aunque cada sistema de accionamiento eléctrico puede tener características únicas, también comparten varias características comunes.

Sistemas de Accionamiento Eléctrico

La figura a continuación ilustra la configuración típica de una red de distribución de energía a nivel de planta. En esta disposición, el sistema de accionamiento eléctrico obtiene su suministro de corriente alterna (CA) entrante de un Centro de Control de Motores (MCC). El MCC actúa como un centro central, supervisando la distribución de energía a múltiples accionamientos situados en un área específica.

En plantas de fabricación a gran escala, a menudo están en operación numerosos MCCs. Estos MCCs, a su vez, reciben energía del centro de distribución principal conocido como Centro de Control de Energía (PCC). Tanto el MCC como el PCC comúnmente utilizan interruptores de circuito aéreo como los elementos principales de conmutación de energía. Estos componentes de conmutación están diseñados para manejar cargas eléctricas con calificaciones de hasta 800 voltios y 6400 amperios, asegurando una gestión confiable y eficiente de la energía dentro del sistema de accionamiento eléctrico y la infraestructura general de la planta.

El accionamiento de motor de inducción controlado por inversor GTO se muestra en la figura a continuación:

Partes Principales de los Sistemas de Accionamiento Eléctrico

A continuación se presentan los componentes clave de estos sistemas de accionamiento:

• Interruptor de CA entrante

• Conjunto de convertidor y inversor de potencia

• Interruptores de CC y CA salientes

• Lógica de control

• Motor y la carga asociada

A continuación se detallan las partes principales del sistema de energía eléctrica.

Interruptor de CA Entrante

El interruptor de CA entrante consta de una unidad de interruptor-fusible y un contactor de potencia AC. Estos componentes generalmente tienen calificaciones de voltaje y corriente de hasta 660V y 800A. En lugar de un contactor normal, a menudo se utiliza un contactor montado en barra, y un interruptor de circuito aéreo sirve como interruptor entrante. El uso de un contactor montado en barra extiende las capacidades de calificación hasta 1000V y 1200A.

Este equipo de interruptores está equipado con un fusible de alta capacidad de ruptura (HRC) calificado para hasta 660V y 800A. Además, incluye un mecanismo de protección térmica contra sobrecarga para proteger el sistema. En algunos casos, el contactor del equipo de interruptores puede ser reemplazado por un interruptor automático moldeado para mejorar el rendimiento y la protección.

Conjunto de Convertidor/Inversor de Potencia

Este conjunto se divide en dos sub-bloques principales: electrónica de potencia y electrónica de control. El bloque de electrónica de potencia consta de dispositivos semiconductores, disipadores de calor, fusibles semiconductores, supresores de sobretensión y ventiladores de enfriamiento. Estos componentes trabajan juntos para manejar tareas de conversión de alta potencia.

El bloque de electrónica de control incluye un circuito de disparo, su propia fuente de alimentación regulada y un circuito de conducción e aislamiento. El circuito de conducción e aislamiento es responsable de controlar y regular el flujo de energía al motor.

Cuando el accionamiento opera en una configuración de bucle cerrado, incluye un controlador junto con bucles de retroalimentación de corriente y velocidad. El sistema de control presenta un aislamiento de tres puertos, asegurando que la fuente de alimentación, las entradas y las salidas estén aisladas con niveles de aislamiento adecuados para mejorar la seguridad y la confiabilidad.

Supresores de Sobretensión de Línea

Los supresores de sobretensión de línea desempeñan un papel crucial en la protección del convertidor semiconductor de picos de tensión. Estos picos pueden ocurrir en la línea de alimentación debido al encendido y apagado de cargas conectadas a la misma línea. El supresor de sobretensión de línea, en combinación con la inductancia, suprime eficazmente estos picos de tensión.

Cuando el interruptor de circuito entrante opera e interrumpe el suministro de corriente, el supresor de sobretensión de línea absorbe cierta cantidad de energía atrapada. Sin embargo, si el modulador de potencia no es un dispositivo semiconductor, un supresor de sobretensión de línea puede no ser necesario.

Lógica de Control

La lógica de control se utiliza para el interbloqueo y secuenciación de las diversas operaciones del sistema de accionamiento en condiciones normales, de fallo y de emergencia. El interbloqueo está diseñado para prevenir operaciones anormales e inseguras, asegurando la integridad del sistema. Por otro lado, la secuenciación asegura que las operaciones del accionamiento, como el arranque, frenado, inversión y jogging, se realicen en una secuencia predeterminada. Para tareas de interbloqueo y secuenciación complejas, a menudo se emplea un controlador lógico programable (PLC) para proporcionar un control flexible y confiable.