Punto de operación

El punto de funcionamiento es un punto específico dentro de las características de funcionamiento de un dispositivo técnico. Este punto se abordará debido a las propiedades del sistema y a las influencias y parámetros externos. En ingeniería electrónica, establecer un punto de operación se llama polarización .

Puntos operativos deseados y no deseados de un sistema.

Punto de funcionamiento de un sistema compuesto por variador (motor de CA) y máquina de trabajo (bomba)

El punto de funcionamiento de un sistema es el punto de intersección de la curva par-velocidad del accionamiento y la máquina. Ambos dispositivos están unidos con un eje por lo que la velocidad es siempre idéntica. El variador crea el par que hace girar ambos dispositivos. La máquina crea el contrapar, por ejemplo siendo un dispositivo en movimiento que necesita energía permanente o una rueda que gira contra la fricción estática de la vía.

  • La velocidad de conducción aumenta cuando el par motor es mayor que el contrapar.
  • La velocidad de conducción disminuye cuando el contrapar es mayor que el par motriz.

En el punto de funcionamiento, el par motor y el contrapar están equilibrados, por lo que la velocidad ya no cambia.

  • Un cambio de velocidad en un punto de funcionamiento estable crea un cambio de par que actúa contra este cambio de velocidad.

Sólo es posible cambiar la velocidad fuera de este punto de funcionamiento estable con una nueva intervención del control. Esto puede ser cambiar la carga de la máquina o la potencia del accionamiento, lo que cambia el par porque es un cambio en las curvas características. Luego, el sistema de accionamiento de la máquina avanza hasta un nuevo punto de funcionamiento con una velocidad diferente y un equilibrio de pares diferente.

Si el par motor es superior al par contrario en cualquier momento, entonces el sistema no tiene un punto de funcionamiento. El resultado será que la velocidad aumentará hasta el ralentí o incluso hasta la destrucción. Si el contrapar es mayor en algún momento, la velocidad disminuirá hasta que el sistema se detenga.

Puntos de funcionamiento estables e inestables.

Punto de funcionamiento inestable de un motor compuesto por accionamiento (motor de CA) y máquina de trabajo (bomba)

También en caso de un punto de funcionamiento inestable, siempre es válida la ley del equilibrio de los pares. Pero cuando el punto de funcionamiento es inestable, las características del accionamiento y de la máquina son casi paralelas. En tal caso, un pequeño cambio en el par dará como resultado un gran cambio de velocidad. En la práctica, ningún dispositivo tiene características tan delgadas que se pueda esperar claramente el punto de intersección. Debido a características paralelas, fricción interior y exterior, así como imperfecciones mecánicas, el punto de funcionamiento inestable es más bien una banda de posibles estados de funcionamiento en lugar de un punto. Por lo tanto, no es deseable funcionar en un punto de funcionamiento inestable.

El punto medio de la curva en la tercera imagen de la derecha también es un punto inestable. Sin embargo, las suposiciones antes mencionadas no son válidas aquí. El par y la velocidad son los mismos, pero en caso de que la velocidad aumente solo un poco, el par del accionamiento será mucho mayor que el contrapar de la máquina. Lo mismo, pero viceversa, cuando se reduce la velocidad. Por este motivo, este punto de funcionamiento no tiene ningún efecto estabilizador sobre la velocidad. La velocidad se desplazará hacia la izquierda o hacia la derecha del punto y el accionamiento funcionará de forma estable allí.

Puntos operativos deseados y no deseados

Puntos de funcionamiento deseados y no deseados de un motor.

En la imagen inferior derecha, el accionamiento eléctrico (motor de CA) mueve una cinta transportadora. Este tipo de máquina tiene un contrapar casi constante en todo el rango de velocidades. Al elegir el variador incorrecto (incorrecto en tamaño y tipo) habrá tres posibles puntos de funcionamiento con el par de trabajo necesario. Naturalmente, se necesita el punto de funcionamiento con la velocidad más alta porque solo allí habrá la potencia mecánica más alta (que es proporcional al par multiplicado por la velocidad). En los demás puntos de funcionamiento, la mayor parte de la energía eléctrica (sólo proporcional al par) se convertirá únicamente en calor dentro del accionamiento. A pesar del mal equilibrio de potencia, el accionamiento también puede sobrecalentarse.

En el ejemplo que se muestra en la imagen tres, el punto de funcionamiento correcto deseado con el mismo par pero mayor velocidad (y por lo tanto mayor potencia) no se puede alcanzar solo después de arrancar la unidad. La razón es la disminución técnica de las características de conducción en mitad de la curva. La velocidad alcanzará esta zona pero no aumentará más. En el caso de máquinas con pares de torsión constantes, se puede utilizar un acoplamiento para evitar que se detenga durante el arranque; esto debe depender de la velocidad de rotación. (Por supuesto, un motor de mayor tamaño también serviría, pero no es tan económico). Con el acoplamiento, el contrapar solo se aplicará cuando el accionamiento sin carga haya alcanzado una velocidad fuera del punto de trabajo inestable. Entonces la unidad podrá acelerar de forma segura. Alternativamente se puede elegir un accionamiento con las características adecuadas. En el pasado se utilizaban motores de derivación para este propósito, hoy en día se utilizan motores de CA asíncronos o motores de CA en combinación con un variador de frecuencia .

Electrónica

En un amplificador electrónico , un punto de operación es una combinación de corriente y voltaje en condiciones de "sin señal"; Aplicación de una señal al escenario: cambia el voltaje y la corriente en el escenario. El punto de funcionamiento de un amplificador se establece mediante la intersección de la línea de carga con las características no lineales del dispositivo. Al ajustar la polarización en el escenario, se puede seleccionar un punto de operación que maximice la salida de señal del escenario y minimice la distorsión.

enlaces externos

  • Medios relacionados con el punto de operación en Wikimedia Commons
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