Controlador de Encendido y Apagado: ¿Qué es? (Principio de Funcionamiento)

¿Qué es un controlador de encendido y apagado?

A veces, el elemento de control tiene solo dos posiciones: o está completamente cerrado o completamente abierto. Este elemento de control no opera en ninguna posición intermedia, es decir, parcialmente abierto o parcialmente cerrado. El sistema de control diseñado para controlar tales elementos se conoce como la teoría de control de encendido y apagado. En este sistema de control, cuando la variable del proceso cambia y supera cierto nivel preestablecido, el valor de salida del sistema se abre repentinamente al 100 %.

Generalmente, en el sistema de control de encendido y apagado, la salida causa un cambio en la variable del proceso. Por lo tanto, debido al efecto de la salida, la variable del proceso vuelve a cambiar, pero en dirección opuesta.

Durante este cambio, cuando la variable del proceso supera cierto nivel preestablecido, el valor de salida del sistema se cierra inmediatamente y la salida se reduce súbitamente al 0%.

Como no hay salida, la variable del proceso vuelve a cambiar en su dirección normal. Cuando supera el nivel preestablecido, la válvula de salida del sistema se vuelve a abrir completamente para dar una salida del 100%. Este ciclo de cierre y apertura de la válvula de salida continúa hasta que el sistema de control de encendido y apagado esté en operación.

Un ejemplo muy común de la teoría de control de encendido y apagado es el esquema de control de ventiladores del sistema de refrigeración de un transformador. Cuando el transformador funciona con tal carga, la temperatura del transformador eléctrico sube más allá del valor preestablecido, a partir del cual los ventiladores de refrigeración comienzan a girar con toda su capacidad.

Mientras los ventiladores de refrigeración funcionan, el aire forzado (salida del sistema de refrigeración) disminuye la temperatura del transformador. Cuando la temperatura (variable del proceso) baja por debajo de un valor preestablecido, el interruptor de control de los ventiladores se desconecta y los ventiladores dejan de suministrar aire forzado al transformador.

Después de eso, como no hay efecto de refrigeración de los ventiladores, la temperatura del transformador vuelve a subir debido a la carga. Nuevamente, cuando durante el aumento, la temperatura supera el valor preestablecido, los ventiladores vuelven a comenzar a girar para enfriar el transformador.

Teóricamente, asumimos que no hay retraso en el equipo de control. Eso significa que no hay tiempo de retardo para las operaciones de encendido y apagado del equipo de control. Con esta suposición, si dibujamos una serie de operaciones de un sistema de control de encendido y apagado ideal, obtendremos la gráfica mostrada a continuación.

Pero en el control de encendido y apagado práctico, siempre hay un retraso no nulo para las acciones de cierre y apertura de los elementos del controlador.

Este retraso se conoce como tiempo muerto. Debido a este retraso, la curva de respuesta real difiere de la curva de respuesta ideal mostrada anteriormente.

Intentemos dibujar la curva de respuesta real de un sistema de control de encendido y apagado.

Supongamos que en el tiempo T O la temperatura del transformador comienza a subir. El instrumento de medición de la temperatura no responde instantáneamente, ya que requiere un retraso para calentarse y expandirse el mercurio en el bulbo del sensor de temperatura, digamos desde el instante T1 el puntero del indicador de temperatura comienza a subir.

Este aumento es exponencial. Supongamos que en el punto A, el sistema de control comienza a actuar para encender los ventiladores de refrigeración, y finalmente, después del período T2, los ventiladores comienzan a suministrar aire forzado con su capacidad total. Entonces, la temperatura del transformador comienza a disminuir de manera exponencial.

En el punto B, el sistema de control comienza a actuar para apagar los ventiladores de refrigeración, y finalmente, después de un período T3, los ventiladores dejan de suministrar aire forzado. Entonces, la temperatura del transformador vuelve a subir de la misma manera exponencial.

N.B.: Durante esta operación, hemos asumido que la condición de carga del transformador de potencia eléctrica, la temperatura ambiente y todas las demás condiciones del entorno son fijas y constantes.

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