1 Actuadores eléctricos Interacción entre dos campos magnéticos (uno de ellos al menos, generado eléctricamente) provoca movimiento. Los motores de corriente.

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1 1 Actuadores eléctricos Interacción entre dos campos magnéticos (uno de ellos al menos, generado eléctricamente) provoca movimiento. Los motores de corriente continua (DC) son los más utilizados en la actualidad debido a su facilidad de control, mayor potencia/peso, rendimiento, precio, etc. –Controlados por inducido (usado en robótica) –Controlados por excitación La velocidad de giro es (en iguales condiciones de carga) proporcional al voltaje. Eficientes para girar con poco par y gran velocidad: añadiendo una reductora se consigue más par aunque menos velocidad.

2 2 Actuadores eléctricos Motores paso-a-paso –Normalmente, no han sido considerados dentro de los accionamientos industriales. Pares muy pequeños. Pasos entre posiciones consecutivas eran grandes. Actualmente, han mejorado considerablemente estos dos aspectos. –Existen 3 tipos de motores paso-a-paso De imanes permanentes. De reluctancia variable. Híbridos. –Ventajas Gran capacidad para asegurar un posicionamiento simple y exacto. El control se realiza en bucle abierto sin necesidad de sensores de realimentación. Pueden girar de forma continua, con velocidad variable. Motores muy ligeros, fiables y fáciles de controlar. –Desventajas Funcionamiento a bajas velocidades no es suave (discretizado por los pasos). Existe el riesgo de pérdida de alguna posición por trabajar en bucle abierto Tienden a sobrecalentarse trabajando a velocidades elevadas Presentan un límite en el tamaño que pueden alcanzar.

3 3 Actuadores hidráulicos Ejercen presiones aplicando el principio de la prensa hidráulica de Pascal. Fluido que circula por tuberías a presión. Útil para levantar grandes cargas. Se controlan con servoválvulas que controlan el flujo que circula. Servoválvula: Motor eléctrico de baja velocidad y alto torque. El flujo mueve un pistón (lineal). El movimiento lineal puede pasarse a rotacional con una biela. Problemas: Complejos, peligrosos (inflamables), difícil mantenimiento (fugas).

4 4 Actuadores neumáticos Fluido compresible: generalmente aire. Suelen mover pistones lineales. Se controlan con válvulas neumáticas. Son muy seguros y robustos. Poca exactitud en la posición final: típicamente para todo/nada. Pinza de sólo dos posiciones: abierta/cerrada. Difíciles de controlar: –Aire es demasiado compresible. –Presión del compresor inexacta.

5 5 Tabla resumen NeumáticoHidráulicoEléctrico Energía Aire a presión (5-10 bar) Aceite mineral (50-100 bar)Corriente eléctrica Opciones Cilindros Motor de paletas Motor de pistón Cilindros Motor de paletas Motor de pistones axiales Corriente continua Corriente alterna Motor paso a paso Ventajas Baratos Rápidos Sencillos Robustos Rápidos Alta relación potencia-peso Autolubricantes Alta capacidad de carga Estabilidad frente a cargas estáticas Precisos Fiables Fácil control Sencilla instalación Silenciosos Desventajas Dificultad de control continuo Instalación espacial (compresor, filtros) Ruidosos Difícil mantenimiento Instalación especial (filtros, eliminación aire) Frecuentes fugas Caros Potencia limitada

6 6 Modelo eléctrico: motor DC Esquema de funcionamiento de un motor DC controlado por inducido: –La intensidad del inductor es constante. –Tensión del inducido utilizada para controlar la velocidad En los controlados por excitación se actúa al contrario Inductor Inducido eaea ebeb i ifif LR B J

7 7 Control de motores DC A más intensidad más par. Típicamente: T = Kp * I Sistemas digitales lo modulan con PWM (Modulación de la anchura del pulso, “Pulse Width Modulation”): Voltaje proporcional a la componente de continua (el motor actúa de filtro paso de baja; sólo “ve” la continua) y ésta proporcional al “duty cycle” porcentaje de actividad Periodo no importa: se escoge una frecuencia alta para evitar sonidos audibles. media

8 8 Modelo dinámico de un motor DC controlado por inducido Para el control del motor se incluyen las etapas de potencia y control, utilizándose realimentación de intensidad y velocidad.

9 9 Modelo físico: motor DC (iii) Inercia y rozamiento viscoso equivalentes vistos a la salida del eje del rotor –Ecuaciones del motor (todas las variables son en transformada de Laplace).