Las funciones de un motor de CC que deben poder controlarse en la práctica son la velocidad, el par suministrado y la dirección de rotación. La velocidad es proporcional a la fuerza contraelectromotriz del inducido e inversamente proporcional al flujo de campo. El par es proporcional a la corriente del inducido y al flujo de campo. La dirección de rotación es sólo una cuestión de polaridades relativas de los voltajes del inducido y del campo. Tras estas definiciones, podemos indicar que hace falta controlar:

• La tensión de inducido: La fuerza contraelectromotriz es un componente de la tensión de inducido. Suponiendo un campo constante, el control de tensión de inducido proporciona un control total de la velocidad hasta el punto en que el voltaje alcanza el máximo que tiene designado el inducido. La corriente de inducido también es una función de la tensión de inducido, de forma que, en los valores posibles de velocidad con la tensión máxima, el par también está controlado por la tensión. En caso de que el campo esté excitado al máximo, la disponibilidad de par máximo suele mantenerse desde la velocidad cero hasta la máxima tensión de inducido (velocidad de base).

• La tensión de campo: Determina la corriente del campo y, en consecuencia, el flujo de campo. Si la tensión de campo puede variar con independencia de la tensión de inducido, la velocidad puede aumentar a máxima potencia (tensión de inducido máxima), más allá del punto en que la tensión e intensidad del inducido son máximas. Puesto que el par es directamente proporcional al flujo de campo, el par máximo se reduce cuando la velocidad aumenta por debilitamiento del campo.

El accionamiento por CC con velocidad variable es básicamente un medio de controlar la tensión aplicada al inducido del motor y, por ende, la intensidad suministrada al motor. El accionamiento puede estar equipado con medios de regulación del campo si se necesitan velocidades superiores a la velocidad de base. También se puede contar con una regulación complementaria del campo inductor dentro de la escala de funcionamiento hasta la velocidad de base, con el fin de obtener mayor control de la velocidad y del par en aplicaciones más complejas. Si se dispone de una realimentación adecuada, es posible controlar la posición.

Principios del accionamiento de velocidad variable

Una tensión monofásica aplicada a un puente de tiristor (SCR) controlado totalmente y una carga resistiva producen un flujo intermitente de corriente, que comienza con el encendido del tiristor y se detiene cuando la tensión de alimentación llega a cero al final de cada medio ciclo.

La tensión máxima se suministra con el ángulo de encendido completamente avanzado, es decir, cuando f es cero en la Figura 1. El retraso del ángulo de encendido reduce la salida de corriente. Cuando la carga es inductiva, como en los motores, o el ángulo de encendido está suficientemente avanzado, la corriente pasa a ser continua. La frecuencia básica de la intensidad suele estar desfasada con respecto a la tensión, debido en parte a la naturaleza inductiva de la carga y en parte al retardo del ángulo de encendido.

Figura 1. Comportamiento de un rectificador de tiristor
monofásico completamente regulado (SCR) que
suministra una carga altamente inductiva.

Retroceso

El cambio de sentido de la rotación se realiza de dos maneras, según el tipo de configuración de puentes del accionamiento. La configuración de puentes del tiristor (SCR) más sencilla y completamente controlable para funcionar con una alimentación de CA trifásica es el puente de onda completa, pero éste no permite invertir la polaridad de salida. Esta configuración, también denominada "de un cuadrante" o "asimétrica", necesita un medio de conmutación de los terminales del motor, tal como muestra la Figura 2, si se requiere el retroceso. En algunas aplicaciones, este sencillo sistema es la solución más práctica.

Figura 2. Disposición típica de inversión de un accionamiento por CC
"asimétrico" mediante un par de contactores enclavados en el
circuito del inducido.

Sin embargo, si la aplicación del motor requiere un control total sobre el funcionamiento del motor en ambos sentidos, con la posibilidad de invertir el par del motor frecuente y rápidamente, hay que utilizar dos puentes antiparalelos (Figura 3). Esta configuración, denominada "de cuatro cuadrantes", confiere control total del accionamiento y el frenado en avance y retroceso sin necesidad de contactores de inversión (Figura 4).

Si con el accionamiento asimétrico se necesita también el frenado, debe adjuntarse un circuito externo, como se ve en la Figura 5 (frenado dinámico). En este caso, la desaceleración no será ni controlada ni lineal.

Figura 3. Disposición de tiristor (SCR) trifásico de pareja paralela o
doble puente para un accionamiento de motor por CC de 4 cuadrantes.

Figura 4. Los cuatro cuadrantes del diagrama de velocidad-par
del motor de CC.

Figura 5. Disposición típica del frenado dinámico (resistivo) de un
accionamiento por CC "asimétrico".