Artículo: Medición de ondulación de par en máquinas eléctricas

Para medir con eficiencia la ondulación de par se necesitan algunos equipos esenciales. Por supuesto, hace falta un transductor de par de muy alta precisión y ancho de banda. Pero es igualmente importante que la transmisión de la señal de par sea inmune al ruido. En los entornos que emplean modulación de ancho de pulsos (PWM), las señales analógicas son extremadamente sensibles al ruido. Si tenemos una señal de 10 V, es muy probable que el ruido que produce la conmutación del inversor la distorsione, sobre todo si nos interesa observar la ondulación de par inducida por el inversor.

Las células de par de HBM utilizan una salida de frecuencia y modulación de frecuencia. Su salida consiste en una onda cuadrada a una frecuencia dada, con una modulación positiva o negativa en función del par. Este principio hace que el sensor sea altamente inmune al ruido. En cuanto a la adquisición de datos, se necesita un sistema capaz de registrar y convertir esa salida de frecuencia inmune al ruido con un ancho de banda suficiente. Si la señal no se adquiere y acondiciona correctamente, se pierde toda la información de ancho de banda que ofrece. Por otro lado, nos interesa un sistema de adquisición que sea capaz de correlacionar ese par con ancho de banda elevado con una señales eléctricas de tensión y corriente, señales de potencia y otras señales mecánicas, como posición, vibración y desplazamiento.

Para trabajar de forma altamente eficiente, los ingenieros necesitan dos cosas: un sistema de adquisición de datos de altas prestaciones con sensores de par de altas prestaciones, y conocimientos sobre cómo combinarlos para realizar análisis detallados.

Precisión, ancho de banda y sincronización: las claves de la eficiencia

La precisión, el ancho de banda y la sincronización temporal son tres aspectos fundamentales de una cuestión transversal: la eficiencia de un sistema. Tomemos como ejemplo un motor de combustión interna que tiene una eficiencia de entre el 30% y el 40%. Un error del 3% nos da una eficiencia del 39%, en lugar del 36%. Y eso es fantástico. Cuando nos fijamos en las máquinas eléctricas, que tienen eficiencias mucho mayores, la autonomía se convierte en un factor más importante, debido a la duración de las baterías. Así, tenemos motores con eficiencias de entre el 85% y el 98%. En este caso, un error del 3% nos da un valor del 101% en lugar del 98%, algo obviamente imposible.

En este contexto, la ondulación de par es importante porque las medidas de par de alta precisión se traducen en perturbaciones muy pequeñas en el promedio. Para entenderlo bien, veamos una ecuación de una máquina que trabaja a una velocidad relativamente alta: 80 kW a 20.000 rpm → 2093 rad/s x 38,22 Nm → una desviación de 0,25 Nm equivale a 500 W → 0,625%

En este ejemplo se obtiene una ineficiencia del 0,5%. El par es una medida importante que debe medirse de forma precisa y exacta, en especial a altas velocidades. El ancho de banda de nuestra señal debe estar en fase con las tensiones y las corrientes porque, en los cálculos de eficiencia, se considera un promedio del par y de la velocidad a lo largo del tiempo, y se divide entre un promedio de la tensión y la corriente.

La sincronización también es necesaria para...

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