DEPARTAMENTO ACADEMICO DE CIENCIAS E INGENIERIAS DOCENTE: FISICAS Y FORMALES ING. CHIRINOS APAZA LUIS

MAQUINAS ELECTRICAS ALUMNO: APLICACIN DE LOS SISTEMAS DE CONTROL Escalante Quispe JordiDE VELOCIDAD

UNIVERSIDAD CATLICA DE SANTA MARA FACULTAD DE CIENCIAS FSICAS Y FORMALES ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA MECNICA, MECNICA ELCTRICA Y MECATRNICACURSO: LABORATORIO DE MQUINAS ELCTRICAS

TEMA: APLICACIN DE LOS SITEMAS DE CONTROL DE VELOCIDAD1. OBJETIVOS:

Aplicar la tecnologa de electricidad de potencia para el control de la velocidad de mquinas de corriente continua y realizar el montaje del circuito respectivo.

2. MARCO TEORICO:

INTRODUCCION:Estos variadores permiten controlar la velocidad de motores decorriente continuaserie, derivacin, compuesto y deimanes permanentes. Para el caso de cualquiera de las mquinas anteriores se cumple la siguiente expresin:

Dnde:es el Voltaje terminal (V).es la constante de la mquina.Flujo magnticoproducido por el campo Velocidad mecnica (rpm).Despejando la velocidad mecnica, se obtiene:

Entonces, puede observarse que la velocidad mecnica de un motor de CC es directamente proporcional al voltaje terminal (VT) e inversamente proporcional al flujo magntico (FM), el cual a su vez depende de la corriente de campo (IF). Aprovechando esta situacin es que este tipo de variadores puede controlar la velocidad de un motor de CC: controlando su voltaje terminal, o bien, manipulando el valor de la corriente de campo.

CONTROL DE MOTORES CD.En la actualidad la mayora de los motores utilizados en la industria son manejados de forma directa desde las lneas de distribucin elctrica, ya sea ca o cd. Esto puede ser entendido como que las terminales de los devanados del motor se conectan directamente con las lneas de suministro elctrico. En estos casos el comportamiento del motor est definido por la naturaleza de la carga que se acople al eje del motor. Para el caso de una carga liviana el motor desarrollara una velocidad relativamente alta y un par de giro bajo pues es el requerimiento de la carga, por el contrario, si se dispone de una carga pesada o difcil de mover, el motor se mover a una velocidad menor y entregara ms par pues una mayor carga lo exige. Como se puede observar al conectar directamente el motor a la red elctrica ac o cd se define su comportamiento y este se mantendr inalterable para determinado voltaje fijo de lnea de suministro. Existen casos en la industria que requieren el manejo de las caractersticas de operacin de los motores con los que se trabaje. Este control se suele hacer mediante tiristores. La combinacin del motor, los tiristores de control y dems componentes electrnicos asociados se le conoce como sistema de control de velocidad, sistema de accionamiento o sistema de excitacin de motor.Fuerza Electromotriz factores que facilitan su manejo La intensidad del campo magntico. Mientras ms intenso sea el campo, la fuerza contra electromotriz tiende a ser mayor. La velocidad de rotacin. Mientras mayor sea la velocidad, la fuerza electromotriz tiende a ser mayor oh tambin puede variar hay diferentes formatos para desarrollarlo.Forma de Variar la Velocidad de un motor CD en Derivacin Ajustar el voltaje (y la corriente) aplicado al devanado del campo. Al aumentar el voltaje de campo, el motor desacelera. Ajustar el voltaje (y la corriente) aplicado a la armadura. Al aumentar el voltaje en la armadura el motor desacelera.El control de armadura muchas veces se prefiere al de campo pues puede manejarse con ms libertad la produccin de par con este mtodo.CONTROL DE ARMADURA CON TIRISTOREn este caso el SCR (Sillicone Controlled Rectifier) puede hacer la mayor parte de las funciones de un restato, en el control de la corriente promedio de una carga sin las limitaciones de gran potencia. Estos son pequeos, poco costosos y eficientes en energa. Es natural acoplar el motor para control de armadura para la velocidad del motor. Segn la figura el SCR proporciona entonces rectificacin de media onda y control al devanado de armadura. Si se da un temprano disparo del SCR, el voltaje y la corriente promedio de la armadura aumentan y el motor puede trabajar con mas rapidez. Al disparar el SCR ms tarde, se reducen el voltaje y la corriente promedio y el motor trabaja ms lento.

Sistema de control de Media Onda y una Fase para la Velocidad de un Motor de CD en DerivacinLa velocidad del motor de ajusta con el potencimetro de 25 K. Al girarlo hacia arriba, aumenta la velocidad del motor, esto se debe a que el voltaje de compuerta en relacin con tierra se vuelve una parte mayor del voltaje respectivo de la lnea de ca, y esto permite que el voltaje de compuerta a ctodo llegue ms temprano en el ciclo al valor del voltaje de disparo del SCR. La relacin entre la velocidad y el ngulo de retardo de disparo, para este sistema, se grfica. Se puede ver que la accin de control de velocidad se logra en un ajuste bastante apretado de unos 70 a 110.Cuando disminuye la fuerza electromotriz, baja el voltaje de ctodo a tierra, porque VK depende de gran parte de la fuerza electromotriz. Si VK disminuye, el disparo del SCR se efecta antes porque VG no tiene que aumentar tanto para que el voltaje ctodo nodo sea lo suficientemente grande como para disparar SCR. Un aumento en el par de giro produce una reduccin en el ngulo de disparo a su ves esto nos da una mayor corriente y voltaje de armadura elevando la velocidad y compensando cualquier cada de velocidad dada por la elevacin de par de giro.Sistema de Control de Media Onda Monofsico para la Velocidad de un Motor CD.El funcionamiento de este control se describe a continuacin: la corriente alterna que llega se rectifica en un puente de onda completa, cuyo voltaje pulsante de cd se aplica al devanado de campo y al circuito de control de armadura. Se carga el capacitor con la corriente que fluye por el devanado de la armadura, de baja resistencia, atraves del diodo D2 y el potencimetro para el ajuste de velocidad luego sigue a la placa superior del capacitor. El capacitor se carga hasta llegar al voltaje de transicin conductiva del Interruptor unilateral de silicioSUS. En ese instante el SUS permite que se descargue parte del capacitor en la compuerta del SCR, disparndolo. El ngulo de disparo se determina por la resistencia del potencimetro de ajuste de velocidad, que determina la rapidez de carga de C. El diodo D3 suprime toda polarizacin inversa producto del devanado inductivo de la armadura al terminar medio ciclo. Cuando el SCR abre al final de un semiciclo, la corriente contina circulando en el lazo D3 y armadura. El objeto de la combinacin R1 D1 es proporcionar una trayectoria de descarga para el capacitor C. Recuerde que el SUS no vuelve totalmente a los 0 V, cuando se dispara. El capacitor no puede descargar toda su carga a lo largo del circuito catodo-compuerta del rectificador del silicio. Queda algo de carga en la placa superior de C. A medida que los pulsos del suministro de cd se acercan a 0, la carga en C se descarga a travs de R1 y D1. Asi el capacitor pierde toda carga residual para comenzar la siguiente pulsacin del puente de diodos.

Control de Media Onda para la Velocidad de un Motor CD

3. ELEMENTOS A UTILIZAR:

01 Multimetro Motor DC Puente de resistencias Megometro Tacmetro Resistencias variables

PROCEDIMIENTOS DE EJECUCION:

a) Utilizando las herramientas y materiales adecuados realizar el montaje del circuito del motor de corriente continua, segn indicaciones en el laboratorio.

Materiales para el montaje:

b) Usando un restato en la entrada del circuito de alimentacin del motor, variar la velocidad del motor, registrando 06 valores de velocidad y tensin de alimentacin en el motor; dibujar la curva velocidad-tensin (tensin en el eje X).

TABLA NRO. 01

VnVn

52.051.23460

49.037.02960

47.123.62460

46.316.51960

46.211.91460

c) sando un restato en la entrada del circuito de ARMADURA del motor, variar la velocidad del motor, registrando 06 valores de velocidad y tensin EN LA ARMADURA del motor; dibujar la curva velocidad-tensin (tensin en el eje X).

TABLA NRO. 02

VAn

51.90.153510

48.20.133010

46.50.132610

46.50.122010

46.50.111760

d) e) sando el restato del circuito de excitacin (una resistencia de 700 ohms), regulando la tensin de alimentacin a 35V, manteniendo constante esta tensin de alimentacin, variar la velocidad del motor registrando 06 valores, registrar la corriente de excitacin para dibujar la curva velocidad (y)-corriente de excitacin (x).

TABLA NRO. 03

VAn

34.50.202900

35.10.163400

35.20.133900

34.70.114400

34.20.094900

4. CUESTIONARIO:

Mida los valores de la corriente de arranque y la corriente de operacin en vaco de la mquina y explique el porqu de las diferencias.

La corriente de arranque es mayor al tener que vencer la inercia de masas de las partes mviles del motor, lo cual genera al inicio un pico de corriente. Una vez que el motor estabilizo su velocidad, la corriente que consumir la mquina, ser la corriente de vaco (cuando trabaja sin -carga).La corriente de arranque es alto debido a que no posee velocidad angular y est empezando desde un estado estacionario, se puede mostrar mejor en la siguiente formula:

CORRIENTES (Vn = 50.1 V)

Corriente De Arranque0.67 Amp

Corriente De Vacio0.48 Amp

1) Siguiendo las normas del Cdigo Elctrico Nacional elabore el diagrama completo de instalacin del motor ensayado, para los diferentes mtodos de control de velocidad.

Circuito 1

Circuito 2

Circuito 3

Explique Cmo se regula la corriente de lnea que toma el motor cuando se vara la carga aplicada al eje?

Esta regulacin ocurre de la siguiente manera: La corriente de lnea que toma el motor se lograregular poniendo una resistencia en paralelo variable para poder lograrlo y variar a la cantidad requerida es la forma la cual podra hacerse o mediante un puente de resistencias. Se regula poniendo un restato (resistencia variable) EN SERIE al motor (paralelo entre la bobina y la armadura), con lo cual conseguimos un crecimiento proporcional y lineal entre el voltaje transferido () y el nmero de revoluciones (N en RPM)

De los mtodos de control de velocidad ensayados en el laboratorio, Cul es el ms ptimo?, explique por qu.

El ms ptimo y el ms usado es actuando en el circuito de campo, ya que con haciendo uso de una resistencia se puede lograr pequeas corrientes que generan mayores o menores velocidades, en la grfica se puede apreciar un crecimiento exponencial de la velocidad. Este mtodo es el ms usado en la industria, su nica desventaja es que si no se controla adecuadamente la intensidad de campo la maquina puede embalarse.

Qu ventaja o desventaja ofrece el control de velocidad con la tensin de la armadura? Explique la razn que justifica.

Ventajas:

Se puede controlar con facilidad el nmero de revoluciones manejando el voltaje. Debido a que la corriente esta en paralelo la resistencia total es menor lo que produce que la corriente no sea mayor|Desventajas:

El voltaje nominal se reduce debido a que la corriente nominal aumenta y a sus ves existen perdidas. No es prctico, es inestable ya que hace inestable la velocidad gracias a la variacin del torque

5. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:

VI.-OBSERVACIONES Y CONCLUCIONES:

Se comprob los diferentes mtodos para variar la velocidad de un motor shunt, en el laboratorio empleamos dos mtodos, los ms usados que son control de voltaje de alimentacin y control en el circuito de campo. Al variar la velocidad en el primer mtodo, la velocidad vara en forma lineal y proporcional. Se comprob la intensidad de arranque es mayor a la de operacin debido a la inercia de la mquina. Una de las principales caractersticas de un motor DC es que se puede regular la velocidad de vaco a plena carga. En el control de resistencia de la armadura podemos decir que a menor voltaje aplicado menor es el valor de las RPM y en el control de campo a mayor RPM presenta menor corriente. Intercalando un restato en el circuito del inducido podemos disminuir la velocidad nominal. Esto es debido a que al aumentar la resistencia en el circuito en el inducido el voltaje EA (voltaje de armadura) disminuye. El mtodo ms eficiente y a la vez ms usado de control de velocidad de un maquina DC es el mtodo de control en el circuito de campo, ya que a pequeas velocidades se pueden conseguir altas velocidades del motor. La intensidad en el circuito de campo es mucho menor al circuito de armadura. Elmtododelavariacindelaresistenciadecampotiene sus limitaciones. Por ejemplo no esmuy til en motores DC pequeos debido a que un incremento en la resistencia de campo no tiene efecto alguno en la velocidad. Las prdidas son menores cuando ponemos el restato en el circuito de campo gracias a que no se consume mucha energa resistiva. En el mtodo de variacin en el voltaje de alimentacin, se verifico que a menor voltaje en la armadura es menor el nmero de RPM. El mtodo en el cual se acta en el circuito de armadura no es til debido a que el torque se vera afectado, por lo cual no se practica este mtodo. A pequeas corrientes de campo se puede obtener altas velocidades, es por eso que este mtodo es el ms usado en la industria. Estos mtodos hacen que el variar la velocidad en los motores sean muy fciles de instalacin y acoplamiento. La velocidad se puede aumentar, disminuyendo el flujo por polo. Para esto, es necesario colocar un restato en el circuito de campo. 6. BIBLIOGRAFIA:

http://www.unicrom.com/Tut_corrientecontinua.asp http://www.infowarehouse.com.ve/pugoz/ingelect/ingelec_motorcc.pdf http://www.todorobot.com.ar/documentos/dc-motor.pdf https://www.uclm.es/area/gsee/Web/Federico/archive/princip.pdf http://www.monografias.com/trabajos10/motore/C.C.shtml http://www.uv.es/~navasqui/aero/Motor2Cv.pdf http://www.infowarehouse.com.ve/pugoz/ingelect/ingelec_motorcc.pdf http://www.todorobot.com.ar/documentos/dc-motor.pdf https://www.uclm.es/area/gsee/Web/Federico/archive/princip.pdf http://www.uv.es/~navasqui/aero/Motor2Cv.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Control_de_motores_CD

Jefe de Practicas: Ing. Luis A. Chirinos..