Muchas veces nos hemos preguntado si debemos utilizar para una determinada aplicación un servoaccionamiento o un variador de frecuencia. La respuesta siempre es la misma: depende de la aplicación. Y como no se pueden analizar todas las aplicaciones lo que haremos será describir en este primer artículo ambos tipos de control, las diferencias entre el control en lazo abierto y cerrado, así como los principales elementos asociados a los controladores (motor y encoder) y en el siguiente artículo comparar las características principales de ambos sistemas de control. Con esta información podremos elegir la solución que mejor se ajusta a nuestra aplicación.

El servoaccionamiento o servo drive es el elemento de control del servomotor. Dicho control puede suministrarse integrado con el motor o separado de éste. El primero es el caso de pequeños servos utilizados en aeromodelismo o robótica que normalmente suministran un par pequeño y tienen limitado su funcionamiento mediante un tope mecánico a un rango máximo de 180 o 270 grados. Como hemos dicho, el control también se puede encontrar separado del motor. Es el caso habitual en la industria, donde los servomotores deben suministrar un par superior. Los servomotores más utilizados actualmente son los motores de imanes permanentes (motores síncronos de imanes permanentes PMSM o motores de excitación alterna sin escobillas BLDC) que por sus características constructivas cuentan con unas respuestas a las señales de control muy rápidas y pequeña inercia. Los principales fabricantes SIEMENS, ABB, OMRON, SCHNEIDER, etc., disponen de combinaciones de servoaccionamientos y servomotores que cubren un amplio rango de potencias.

El variador de frecuencia es el elemento de control de los motores asíncronos, generalmente motores de jaula de ardilla. Según el algoritmo de control utilizado por el variador podemos distinguir entre control escalar de flujo (la relación V/f se mantiene constante) y control vectorial del flujo. Este segundo algoritmo de control es mucho más complejo pero también mucho más preciso y es capaz de corregir su salida en función de la carga aplicada al motor.  En los variadores de frecuencia el control no suele estar integrado en el motor aunque hay excepciones como la serie de motorreductores SIMOGEAR de SIEMENS que integran en el motor el variador de frecuencia SINAMICS G110M. Los motores asíncronos presentan una inercia mayor y una corriente de pico menor que los servomotores.

Lazo abierto y cerrado

Los sistemas de control de lazo abierto solo tienen en cuenta la consigna de entrada  mientras que en los sistemas de lazo cerrado también se tiene en cuenta el efecto producido por el control en el motor; existe por tanto una realimentación. En los sistemas de control con lazo abierto no podemos tener la seguridad de que el objetivo de velocidad o posición deseado se ha conseguido ya que no tenemos información del cambio en la velocidad o posición del motor. Sin embargo, en los sistemas de control de lazo cerrado y gracias al uso de encoders o resolvers el control conoce en todo momento la posición del motor y puede realizar los ajustes necesarios para alcanzar la posición o velocidad deseada.

En el siguiente artículo veremos que las características de los servoaccionamientos están más indicadas en un tipo de aplicaciones mientras que las de los variadores de frecuencia se ajustan mejor para otro tipo de aplicaciones.