Mantener una frecuencia de salida de CA rigurosamente estable (50 Hz a 1500 RPM o 60 Hz a 1800 RPM) frente a variaciones de carga eléctrica es un requisito fundamental para grupos electrógenos diésel tanto en servicio continuo como de emergencia. Mientras que los gobernadores mecánicos centrífugos presentan estatismo pronunciado, respuesta lenta y desgaste mecánico, un sistema de control de velocidad electrónico en bucle cerrado proporciona una regulación precisa con una estabilidad en régimen permanente superior a ±0.25%.
Un sistema de control de velocidad completo consta de tres elementos de hardware interconectados:
- Sensor de velocidad (Pastilla magnética MPU): Detecta la velocidad de giro instantánea a partir de los dientes de la corona del volante.
- Unidad electrónica de control de velocidad (Gobernador): Analiza la frecuencia de pulsos, ejecuta el algoritmo de control PID y suministra corriente continua regulada.
- Actuador electromagnético: Convierte la corriente eléctrica en par mecánico rotativo para posicionar la cremallera de la bomba de inyección de combustible.
Esta guía técnica detalla la operación, el conexionado de terminales, los procedimientos de calibración y las normas de seguridad para la arquitectura de control de velocidad estándar compatible con GAC—basada en el Gobernador de velocidad ESD5550E, el Actuador rotativo ADC225, el Sensor de velocidad MSP675 y el conjunto completo Sistema de control de velocidad ADC225+ESD5500E+MSP675.
1. Arquitectura de regulación en bucle cerrado
El bucle de regulación de velocidad opera mediante retroalimentación negativa continua, contrarrestando las variaciones de velocidad del motor en milisegundos antes de que las fluctuaciones de frecuencia afecten a las cargas conectadas.
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| ARQUITECTURA DE REGULACIÓN DE VELOCIDAD EN BUCLE CERRADO |
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| +-------------------+ Pulsos de Voltaje CA +---------------------------+ |
| | Corona de Volante | ----------------------> | Pastilla Magnética MSP675 | |
| +-------------------+ (0.5 - 120V RMS, MPU) +---------------------------+ |
| ^ | |
| | Rotación | Señal Frecuencia |
| | Mecánica v (1 - 7.5 kHz) |
| +-------------------+ +---------------------------+ |
| | Motor Diésel | | Unidad Control Velocidad | |
| | (Cigüeñal) | | (ESD5550E / ESD5500E) | |
| +-------------------+ +---------------------------+ |
| ^ | |
| | Varillaje Cremallera | Corriente PWM CC |
| | Combustible v (0 - 15A CC) |
| +-------------------+ Par Angular del Eje +---------------------------+ |
| | Bomba Inyección | <---------------------- | Actuador Rotativo ADC225 | |
| +-------------------+ (Máx 1.4 Nm, 25 gr) +---------------------------+ |
| |
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1. Detección de velocidad (MSP675)
El Sensor de velocidad MSP675 cuenta con una rosca 3/4-16 UNF, una longitud de inserción de 3.0 pulgadas (76 mm) y cables de conexión de 7.0 pulgadas (178 mm). A medida que los dientes ferrosos de la corona pasan frente al polo magnético del sensor, la variación del flujo magnético induce una onda de voltaje alterno.
- Fórmula de frecuencia: $$f_{\text{MPU}} = \frac{\text{RPM} \times Z_{\text{dientes}}}{60}$$
- Voltaje de señal: 0.5 V a 120 V RMS en todo el rango operativo (máximo 30 V CA nominal en régimen de arranque/marcha).
- Temperatura de operación: −55°C a +105°C.
2. Procesamiento de señal y control PID (ESD5550E)
El Gobernador de velocidad ESD5550E procesa la señal de la MPU mediante circuitos de conformación de alta impedancia y la compara con la consigna del potenciómetro SPEED (ajustable de 1 kHz a 7.5 kHz). Los circuitos de control Proporcional, Integral y Derivativo (PID) calculan las correcciones instantáneas y regulan la corriente de salida PWM suministrada al actuador.
- Tensión de alimentación: 12 V CC o 24 V CC (batería del sistema, negativo a masa).
- Estabilidad en régimen permanente: Superior a ±0.25%.
- Deriva térmica: Máximo ±1.0% en todo el rango de temperatura.
3. Actuación sobre la inyección (ADC225)
El Actuador rotativo ADC225 es un servomecanismo electromagnético rotativo proporcional que convierte la corriente eléctrica directamente en par angular sin piezas deslizantes internas:
- Par máximo de salida: 1.0 lb-ft (1.4 Nm).
- Carrera angular del eje: 25° ± 1° (sentido horario/antihorario).
- Corriente de funcionamiento: 2.0 A a 12 V CC (1.0 A a 24 V CC); capacidad nominal continua de hasta 6.0 A a 12 V CC (3.0 A a 24 V CC).
- Conexión de varillaje: Varilla roscada estándar 1/4-28 con rótulas esféricas.
2. Guía de conexionado terminal por terminal (ESD5550E)
Un conexionado riguroso previene acoplamientos de ruido eléctrico en la entrada de detección de frecuencia. A continuación se detalla la asignación de terminales según el manual oficial del ESD5550E.
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| DISTRIBUCIÓN DE TERMINALES ESD5550E |
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| [ A ] [ B ] [ C ] [ D ] [ E ] [ F ] [ G ] [ H ] [ J ] [ K ] [ L ] [ M ] [ N ] [ P ]
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| SALIDA DEL SENSOR MPU ALIMENTACIÓN TIERRA ENTRADA SALIDA MODO MODO AJUSTE COMPENSACIÓN
| ACTUADOR (A MSP675) BATERÍA CC REF AUX +10V DROOP RALENTÍ REMOTO TIEMPO MUERTO
| (A ADC225) (-E, +F 15A) SW SW (pot 5k) (C1 / C2)
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Tabla de funciones de terminales
| Terminal | Identificación | Descripción y reglas de cableado |
|---|---|---|
| A | ACTUATOR | Salida a la bobina del actuador ADC225 (cable mín. 1.5 mm²). Añadir puente para batería de 12 V o corrientes >5 A. |
| B | ACTUATOR | Retorno de bobina del actuador ADC225. Se recomienda apantallamiento para directivas CE. |
| C | PICK-UP | Señal (+) del sensor magnético MSP675. Utilizar cable apantallado de par trenzado. |
| D | PICK-UP | Señal (−) del sensor magnético MSP675. Conectar la malla de drenaje únicamente en el terminal D; dejar flotante en el sensor. |
| E | BATTERY (-) | Entrada negativa de alimentación CC. Conectar directamente al borne negativo o barra de tierra CC. |
| F | BATTERY (+) | Entrada positiva de alimentación CC (+12 V o +24 V CC). Debe protegerse con un fusible de 15 A máximo. |
| G | GROUND | Referencia de tierra del circuito interno. |
| H | AUX INPUT | Entrada analógica auxiliar (−10 V a +10 V CC para sincronizadores o repartidores de carga). Impedancia >40 kΩ. |
| J | +10V OUTPUT | Salida regulada de +10 V CC para potenciómetros externos (corriente máx. 20 mA). |
| K | DROOP | Selector de modo estatismo (Droop). Conectar a tierra (G o J) para modo Droop; dejar abierto para modo Isócrono. |
| L | IDLE | Selector de velocidad de ralentí. Conectar a tierra (G) para conmutar a régimen de ralentí preajustado. |
| M | SPEED TRIM | Entrada de ajuste fino remoto. Conectar un potenciómetro de 5 kΩ entre G, J y M para ajuste de ±5%. |
| N / P | C1 / C2 | Interruptores de compensación de tiempo muerto (Dead Time Compensation) para estabilizar varillajes con holgura o retardo de turbo. |
3. Puesta en marcha y procedimiento de calibración
Antes del primer arranque del motor, verifique el varillaje mecánico y el conexionado eléctrico siguiendo este procedimiento en seis pasos.
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| PROCEDIMIENTO DE CALIBRACIÓN EN 6 PASOS |
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| [Paso 1: Verificación mecánica] --> Comprobar retorno por resorte y sin roces |
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| [Paso 2: Ajuste entrehierro MPU] --> Enroscar al tope, retroceder 1/2 a 3/4 vuelta|
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| [Paso 3: Preajuste potenciómetros]-> Colocar GAIN y STABILITY al 50% (centro) |
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| [Paso 4: Arranque y humo negro] --> Ajustar STARTING FUEL y rampa de aceleración|
| | |
| [Paso 5: Régimen nominal y PID] --> Ajustar SPEED a 1500/1800 RPM; regular PID |
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| [Paso 6: Prueba de sobrevelocidad]-> Calibrar OVERSPEED y validar disparo TEST |
| |
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Paso 1: Instalación del varillaje mecánico y verificación
- Una la palanca del actuador ADC225 a la cremallera de la bomba mediante una varilla roscada 1/4-28 y rótulas de bola.
- Compruebe manualmente que el varillaje se mueva con total suavidad desde la posición de parada total hasta la de máximo combustible sin rozamientos ni holguras.
- Asegúrese de que el resorte interno del actuador devuelva de forma inmediata y enérgica la cremallera a la posición de corte de combustible cuando se desconecta la alimentación.
- Ajuste la geometría para que la carrera completa de la bomba corresponda al 70% u 80% de la rotación útil del eje del actuador (unos 20° a 22° de los 25° totales).
Paso 2: Ajuste del entrehierro del sensor de velocidad
- Gire el cigüeñal hasta que la cresta de un diente de la corona quede exactamente centrada en el orificio de la carcasa.
- Enrosque manualmente el Sensor de velocidad MSP675 hasta que la punta toque suavemente el diente.
- Desenrosque el sensor 1/2 a 3/4 de vuelta (equivalente a un entrehierro de 0.6 mm a 1.0 mm).
- Sujete el cuerpo del sensor firmemente y apriete la contratuerca contra la carcasa.
- Accione el motor de arranque y mida la tensión CA entre los terminales C y D: debe registrarse al menos 0.5 V RMS.
Paso 3: Preajuste de potenciómetros antes de alimentar
SPEED: Posición central aproximada.GAIN: Ajustar al 50% (punto medio).STABILITY: Ajustar al 50% (punto medio).DROOP: Totalmente en sentido antihorario (0% estatismo, modo isócrono).STARTING FUEL: Ajustar al 50% (punto medio).SPEED RAMPING: Totalmente en sentido antihorario (mínimo tiempo de rampa).
Paso 4: Arranque y control de humo negro
- Conecte la alimentación de CC (fusible de 15 A verificado).
- Arranque el motor diésel. Si emite humo negro denso durante el arranque, gire el potenciómetro
STARTING FUELen sentido antihorario para restringir la apertura de la cremallera. - Si el motor tarda en arrancar por falta de combustible, gire
STARTING FUELligeramente en sentido horario. - Ajuste
SPEED RAMPINGen sentido horario para obtener una aceleración suave y progresiva desde el ralentí hasta la velocidad nominal (ajustable de 1 a 20 segundos).
Paso 5: Calibración dinámica PID y eliminación de oscilaciones
Una vez que el motor alcance su temperatura de funcionamiento:
- Ajuste el potenciómetro
SPEEDhasta que la frecuencia de salida sea exactamente 50.0 Hz (1500 RPM) o 60.0 Hz (1800 RPM). - Ajuste de ganancia (GAIN): Gire
GAINlentamente en sentido horario hasta que el motor comience a oscilar (cabeceo o hunting); desde ese punto, retroceda en sentido antihorario unos 5° a 10° hasta lograr estabilidad total. - Ajuste de estabilidad (STABILITY): Gire
STABILITYen sentido horario hasta notar inestabilidad y retroceda ligeramente. - Compensación de tiempo muerto (C1 y C2): Si el motor sigue oscilando a baja frecuencia (<1 Hz), active el interruptor C1 (
ON). Para oscilaciones rápidas de alta frecuencia, active C2 (ON). Para diagnósticos avanzados de inestabilidad, consulte nuestra Guía de diagnóstico de oscilaciones en gobernadores.
Paso 6: Ajuste de estatismo y verificación de sobrevelocidad
- Estatismo (DROOP) para generadores en paralelo: Cierre el contacto en el terminal K y gire
DROOPen sentido horario para obtener una caída de velocidad del 3% al 5% a plena carga respecto al vacío. - Calibración de sobrevelocidad: El ESD5550E cuenta con un circuito de sobrevelocidad integrado. Calibre el potenciómetro
OVERSPEED(típicamente al 110%–115% de la velocidad nominal, 1650 RPM para 50 Hz o 1980 RPM para 60 Hz). Pulse el botónTESTpara verificar el encendido del LED y el disparo del circuito.
4. Norma obligatoria de seguridad: Protección independiente contra sobrevelocidad
⚠️ ADVERTENCIA CRÍTICA DE SEGURIDAD (Del manual técnico del ESD5550E)
Es obligatorio instalar en todo motor un dispositivo de parada por sobrevelocidad completamente independiente del sistema de regulación electrónica, a fin de prevenir embalamientos catastróficos, daños materiales o lesiones personales.
Nunca confíe exclusivamente en la unidad electrónica de control de velocidad o en el actuador para evitar una sobrevelocidad.
Debe instalarse un segundo mecanismo de corte totalmente independiente, como un solenoide de corte de combustible diésel accionado por resorte o una válvula de mariposa en la admisión de aire.
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| TOPOLOGÍA DE SEGURIDAD CON DOBLE BARRERA DE CONTROL |
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| BUCLE PRIMARIO DE CONTROL (Regulación Continua de Velocidad): |
| [Sensor MSP675] ---> [Gobernador ESD5550E] ---> [Actuador ADC225] ---> [Bomba] |
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| BUCLE SECUNDARIO DE SEGURIDAD (Parada de Emergencia - Totalmente Independiente): |
| [Módulo / Controlador de Motor] ---> [Solenoide de Corte] ---> [Corte Total] |
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Si el varillaje mecánico se bloquea, el cable del sensor se corta o el transistor de salida del gobernador sufre un cortocircuito, el bucle principal no podrá reducir el caudal de combustible. El circuito secundario de sobrevelocidad desenergiza inmediatamente el solenoide de combustible, forzando la parada instantánea del motor mediante su resorte interno.
5. Conjunto completo de 3 piezas vs. Sustitución individual
Al actualizar desde un sistema mecánico o reemplazar componentes obsoletos, elegir un conjunto preemparejado garantiza total compatibilidad eléctrica y mecánica.
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| SOLUCIONES DE CONTROL POPULACE |
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| 1. SISTEMA COMPLETO DE 3 COMPONENTES (Recomendado): |
| - Modelo: Kit 3 en 1 ADC225 + ESD5500E + MSP675 |
| - Código: speed-control-system-esd5500eadc225msp675 |
| - Incluye: Actuador (12V/24V) + Gobernador + Sensor MPU de 3 pulgadas |
| - Aplicación: Conversiones de mecánico a electrónico y revisiones generales |
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| 2. COMPONENTES INDIVIDUALES DE REPUESTO: |
| - Gobernador electrónico: droop-governor-esd5550e (Universal 12V/24V) |
| - Actuador rotativo: droop-governor-adc225 (Par 1.4 Nm, Carrera 25 grados) |
| - Sensor magnético: speed-sensor-msp675 (Rosca 3/4-16 UNF, Longitud 3") |
| - Aplicación: Sustitución rápida en campo de componentes individuales dañados |
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Ventajas del conjunto integrado
- 100% probado dinámicamente en banco: Cada Sistema ADC225+ESD5500E+MSP675 se prueba en banco en las instalaciones de POPULACE certificadas bajo ISO9001 en Xiamen.
- Dinámica emparejada: La etapa de potencia del controlador está calculada para la inductancia y resistencia de la bobina del actuador ADC225.
- Amplia compatibilidad de marcas: Compatible con motores Cummins, Perkins, Deutz, Weichai, Yuchai y otros fabricantes líderes. Para referencias cruzadas adicionales, consulte nuestra Guía de equivalencias de repuestos para generadores.
Soporte técnico y consultas de ingeniería
Antes de realizar su pedido o llevar a cabo una conversión en campo, proporcione a nuestro equipo técnico:
- Marca, cilindrada y modelo exacto del motor diésel.
- Número de dientes de la corona del volante.
- Tensión de alimentación de CC del sistema (12 V o 24 V CC).
- Tipo de bomba de inyección (en línea, rotativa o PT) para confirmar el soporte y varillaje.
Póngase en contacto con nuestros ingenieros en [email protected] o envíe su consulta a través de nuestras páginas de producto para recibir esquemas de conexionado, planos dimensionales y cotizaciones directas de fábrica al por mayor.
