“Los Sistemas Electromecánicos son aquellos sistemas híbridos de variables mecánicas y eléctricas”. Las aplicaciones para componentes electromecánicos cubren un amplio espectro, desde sistemas de control para robots y rastreadores de estrellas, hasta electrodomésticos y controles de posición del disco duro en una computadora, o el control de motores DC en sistemas de aire acondicionado para instalaciones residenciales.
La Figura 2.1 muestra un sistema de accionamiento electromecánico. Consiste de una fuente de poder y energía, un circuito de compuerta para el convertidor, convertidores electrónicos (rectificador, inversor, controlador electrónico de poder), sensores de corriente (derivadores, transformador de corriente, sensor Hall), sensor de voltaje (divisor de voltaje, transformador de potencial), sensores de velocidad (tacómetros) y sensores de desplazamiento (codificadores), máquinas rotativas trifásicas, cajas de engranajes y cargas específicas (bomba, ventilador, automovil, etc). En la Figura 2-1 todos los componentes, con excepción de los engranajes, están representados por una Función de Transferencia (variables de salida en función del tiempo), mientras que la caja de engranajes está representada por una Función Característica (variable de salida Xout en función de la variable de entrada Xin)
El solenoide
Un solenoide es considerado como un sistema híbrido (electromecánico), representado mediante el siguiente diagrama de bloques a lazo abierto, donde se muestra la conexión en serie de tres sistemas de primer grado (parte eléctrica), cero grado (transductor) y segundo grado (parte mecánica):
En los coches el solenoide es componente fundamental de varias piezas esenciales, pero por lo general se refiere al solenoide que forma parte del motor de arranque:
Motor de arranque de un coche. El cilindro más pequeño de la parte superior es el solenoide.
(actualidadamotor.com)
La máquina eléctrica
La máquina eléctrica es quizás el mejor ejemplo de dispositivo electromecánico por la frecuencia con que se utiliza en numerosas aplicaciones de la vida diaria. Una máquina eléctrica es un dispositivo que puede convertir energía mecánica en energía eléctrica (una central hidroeléctrica, por ejemplo), o transformar energía eléctrica en energía mecánica (un motor).
Para el estudio de los sistemas electromecánicos desde el punto de vista de la ingeniería de control, hemos decidido centrar nuestra atención en los motores DC, especialmente los servomotores DC controlados por armadura, por ser componentes intensamente utilizados en industrias emergentes que combinan la ingeniería electromecánica con la telemática, como es el caso de la Robótica y la tecnología de Drones. Y porque, precisamente, estas áreas, junto con la de los vehículos eléctricos y la industria 4.0, están iniciando un cambio de paradigma en todos los ámbitos de la vida.
Nos dedicamos a continuación a desarrollar el modelo matemático de un sistema electromecánico con motor DC, así como las características de este sistema cuando forma parte de un sistema de control a lazo abierto o a lazo cerrado (Servomotores). Brindamos además numerosos ejemplos de cómo determinar y utilizar la Función de Transferencia de un sistema electromecánico para analizar su estabilidad y su respuesta en el tiempo (transitoria y en estado estable).
Y paulatinamente iremos abarcando estas industrias de manera más específica, de gran potencial para la innovación y demanda laboral futura.
RELACIONADO:
SIGUIENTES:
- Sistema de control a lazo abierto – Electromecánico
- Dinámica de una Sistema Electromecánico con Motor DC
- Sistema de primer orden a lazo abierto y a lazo cerrado
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También puedes consultar:
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- Motor DC – Problemas resueltos de sistema electromecánico – Función de Transferencia – Catálogo 6
- Dinámica de un Motor DC – Diagrama de bloques – Función de Transferencia
- Función de transferencia del Motor DC y su carga
- Servomotores – Sistema de control de posición
- Servomotores – Respuesta transitoria de un sistema de control de posición.
- Sistema de control de posición con realimentación de velocidad
- Ejemplo 1 – Función de Transferencia de Sistema Electromecánico
- Ejemplo 2 – Función de Transferencia de Sistema Electromecánico
- Ejemplo 3 – Función de Transferencia de Motor DC con carga
- Sistema de control de un motor DC en Matlab – PWM (Pulse Width Modulation)
Fuentes:
- Control Systems Engineering, Nise
- Sistemas de Control Automatico Benjamin C Kuo
- Modern_Control_Engineering, Ogata 4t
- Introducción a los sistemas de control con Matlab – Ricardo Gaviño
- Libro Rashid – Power Electronic Handbook p 663-666
- Getty Images
Revisión literaria hecha por:
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