Actuadores y preactuadores: tipos, funcionamiento y control

Resumen

El documento clasifica los preactuadores (dispositivos todo o nada, controladores eléctricos y electroválvulas) y los actuadores (motores eléctricos y fluidos neumáticos e hidráulicos). Explica los tipos de motores de corriente continua, el principio de funcionamiento de los electroimanes y de los relés de estado sólido, y describe los drivers de potencia y de posición. Es un material útil para repasar la automatización y el control de máquinas.

Puntos clave

Los preactuadores incluyen relés, contactores, electroválvulas todo o nada, drivers de potencia y electroválvulas hidráulicas y servoválvulas.
Los actuadores comprenden motores eléctricos (corriente continua, universales, paso a paso y servomotores) y actuadores de fluidos neumáticos e hidráulicos.
Los motores de corriente continua se clasifican en de excitación independiente, serie, shunt, compound y de imán permanente según la conexión de sus devanados.
Un electroimán es un hilo conductor enrollado sobre un material ferromagnético que, al circular corriente, genera un campo magnético.
Los relés de estado sólido con MOSFET o transistores de potencia conmutan mucho más rápido que los relés convencionales, pero son más caros, disipan energía y presentan corriente de fuga.
El TRIAC se emplea para corriente alterna, mientras que los MOSFET en paralelo y sentidos opuestos se usan para CC y CA.

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Clasificación de Actuadores y Preactuadores

Preactuadores

Todo o nada: Relés, Contactores, Electroválvulas neumáticas todo o nada.
Controladores eléctricos:
- Drivers de potencia para aplicaciones varias.
- Controladores de velocidad de motores eléctricos trifásicos y asíncronos.
- Drivers controladores de velocidad y posición.
- Electroválvulas hidráulicas y servoválvulas.

Actuadores

Motores eléctricos:
- Motores de corriente continua.
- Motores de corriente alterna universal.
- Motores paso a paso.
- Servomotores.
Fluidos: Neumáticos e Hidráulicos.

Motores de Corriente Continua: Clasificación y Descripción

Motor de excitación independiente: El bobinado inducido y el inductor se alimentan de fuentes independientes.
Motor en serie: Ambos devanados están conectados en serie.
Motor shunt: Ambos devanados están conectados en paralelo.
Motor compound: Dos devanados inductores, uno en serie y otro en paralelo, ambos con el inducido.
De imán permanente: El estator externo se compone de imanes permanentes y la polaridad del bobinado que se encuentra en el eje se modifica para conseguir el giro.

Principio de Funcionamiento de los Electroimanes

Consiste en un hilo conductor (de cobre u otro material) enrollado alrededor de una pieza de material ferromagnético. Cuando la corriente eléctrica circula por el cable, se crea un campo magnético alrededor de la pieza (similar a un imán permanente).

Principio de Funcionamiento de Relés y Contactores de Estado Sólido

MOSFET o transistor de potencia: Se disponen en paralelo y en sentidos opuestos para operaciones en CC y CA, respectivamente.
TRIAC: Utilizado para corriente alterna.

Ventajas: Altísima velocidad de conmutación en comparación con los relés y contactores convencionales.

Desventajas: Más costosos, disipan energía y presentan corriente de fuga.

Tipos de Preactuadores o Controladores Electrónicos

Drivers de potencia: Basados en el control de electrónica de potencia, manipulan las ondas de potencia de su alimentación para controlar el tipo y la cantidad de potencia suministrada a la carga.
Controladores de velocidad de motores eléctricos trifásicos asíncronos convencionales: Se alimentan con una onda senoidal y, mediante electrónica de potencia, generan las frecuencias requeridas para controlar estos motores.
Drivers controladores de velocidad y posición de otros motores: Poseen las capacidades de los drivers de potencia, pero añaden tecnología para el control de posición en motores.
Otros: Drivers para válvulas proporcionales. Electrónica para control de servoválvulas y servocilindros hidráulicos.

Preguntas frecuentes

¿Qué ventajas tienen los relés de estado sólido frente a los convencionales?

Tienen una altísima velocidad de conmutación en comparación con los relés y contactores convencionales. Sin embargo, son más costosos, disipan energía y presentan corriente de fuga.

¿Para qué se usa un TRIAC?

El TRIAC se utiliza en aplicaciones de corriente alterna dentro de los relés y contactores de estado sólido.

¿Qué hacen los drivers de potencia?

Manipulan las ondas de potencia de su alimentación para controlar el tipo y la cantidad de potencia suministrada a la carga, basándose en electrónica de potencia.