Como sabemos que cualquier motor eléctrico puede utilizarse como servo motor si está controlado por un servomecanismo. Del mismo modo, si controlamos un Motor de corriente continua por medio de un servomecanismo, se denominaría El servomotor DC. Hay diferentes tipos de motor de corriente continua…tal… Motor de corriente continua con bobina de derivación, motor de corriente continua en serieMotor de corriente continua excitado por separado, motor de CC de imán permanente, Motor de corriente continua sin escobillas etc. Entre todos los motores de corriente continua que se excitan por separado, motor de CC de imán permanente y motor de corriente continua sin cepillo se usan como servo.
El servomotor DC de excitación separada
Teoría del servomotor DC
Los motores que se utilizan como servomotores de corriente continua, generalmente tienen una fuente de corriente continua separada para el devanado de campo y el arrollamiento de la armadura. El control puede ser archivado ya sea controlando el campo actual o corriente de armadura. El control de campo tiene algunas ventajas específicas sobre el control de armadura y, por otra parte, el control de armadura también tiene algunas ventajas específicas sobre el control de campo. El tipo de control que se debe aplicar al servomotor DC, se está decidiendo dependiendo de sus aplicaciones específicas.
Vamos a discutir… Principio de funcionamiento del servomotor de corriente continua para el control del campo y el control de la armadura uno por uno.
Teoría del servomotor de CC controlado por campo
La siguiente figura ilustra el diagrama esquemático de un servomotor de corriente continua controlado por el campo. En esta disposición, el campo del motor de corriente continua es excitado por la señal de error amplificada y el bobinado de la armadura es activado por una constante fuente de corriente.
El campo se controla por debajo del punto de la rodilla de la curva de saturación magnetizante. En esa porción de la curva, el mmf varía linealmente con la corriente de excitación. Esto significa que el par desarrollado en el motor de corriente continua es directamente proporcional a la corriente de campo por debajo del punto de la rodilla de la curva de saturación magnetizante.
Desde el general ecuación de par del motor de corriente continua se encuentra que, la torsión T Ia. Donde, es el flujo de campo y yoa es la corriente de armadura. Pero en el servomotor de corriente continua controlado por el campo, la armadura es excitada por una fuente de corriente constante, por lo tanto yoa es constante aquí. Por lo tanto, T
Como el campo de este servomotor DC es excitado por una señal de error amplificada, el par del motor, es decir, la rotación del motor, puede ser controlado por una señal de error amplificada. Si la corriente de inducido constante es lo suficientemente grande, entonces, cada pequeño cambio en la corriente de campo causa el correspondiente cambio en el par en el eje del motor.
La dirección de rotación puede cambiarse cambiando la polaridad del campo. La dirección de rotación también puede ser alterada usando un motor de corriente continua de campo dividido, donde el devanado de campo se divide en dos partes, una mitad del devanado se enrolla en sentido horario y la otra mitad en sentido contrario a las agujas del reloj. La señal de error amplificada es alimentada al punto de unión de estas dos mitades del campo como se muestra a continuación. El campo magnético de las dos mitades del campo que se enrollan se oponen. Durante el funcionamiento del motor, la intensidad del campo magnético de una mitad domina a la otra dependiendo del valor de la señal de error amplificada alimentada entre estas mitades. Debido a esto, el servomotor DC gira en una dirección particular de acuerdo con el voltaje de la señal de error amplificada. La principal desventaja de los servomotores DC de control de campo, es que la respuesta dinámica al error es más lenta debido a la constante de tiempo más larga del circuito de campo inductivo. El campo es un electroimán, por lo que es básicamente un circuito altamente inductivo, por lo que debido a un cambio repentino en el voltaje de la señal de error, la corriente que pasa por el campo alcanzará su valor de estado estable después de cierto período, dependiendo de la constante de tiempo del circuito de campo. Por eso la disposición del servomotor de corriente continua de control de campo se utiliza principalmente en pequeñas aplicaciones de los servomotores.
La principal ventaja de utilizar el esquema de control de campo es que, como el motor está controlado por el campo, el requisito de potencia de control es mucho menor que la potencia nominal del motor.
Teoría del servomotor DC controlado por armadura
La figura de abajo muestra el diagrama esquemático de un servomotor DC controlado por un armadura. Aquí la armadura es energizada por una señal de error amplificada y el campo es excitado por una fuente de corriente constante.
El campo se opera en mucho más allá del punto de la rodilla de la curva de saturación magnetizante. En esta porción de la curva, para un cambio enorme en la corriente magnetizadora, hay un cambio muy pequeño en mmf en el campo motor. Esto hace que el servomotor sea menos sensible al cambio en la corriente del campo. En realidad para el servomotor DC controlado por armadura, no queremos eso, el motor debe responder a cualquier cambio de la corriente de campo.
De nuevo, en la saturación el flujo de campo es máximo. Como dijimos antes, el general ecuación de par del motor de corriente continua Th
es, torque T Ia. Ahora bien, si es lo suficientemente grande, por cada pequeño cambio en la corriente de armadura…a habrá un cambio prominente en el par motor. Eso significa que el servomotor se vuelve muy sensible a la corriente de la armadura.
Como la armadura del motor de corriente continua es menos inductiva y más resistente, la constante de tiempo de el arrollamiento de la armadura es lo suficientemente pequeño. Esto causa un rápido cambio de la corriente de armadura debido a un repentino cambio en el voltaje de la armadura. Es por eso que la respuesta dinámica del servomotor de corriente continua controlado por el inducido es mucho más rápida que la del servomotor de corriente continua controlado por el campo. La dirección de rotación del motor puede cambiarse fácilmente invirtiendo la polaridad de la señal de error.
Servo motor DC de imán permanente
El control del campo no es posible en el caso del motor de corriente continua de imanes permanentes, ya que el campo es un imán permanente aquí. DC principio de funcionamiento del servomotor en ese caso es similar a la del motor controlado por armadura.
