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• Diego Caro Navarro

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CONTROL VELOCIDAD DE MOTOR DC INTEGRANTES:

Caro Navarro, Diego Fernández Castro, Jarol PROFESOR:

Ing. Unsihuay Tovar CURSO:

Electrónica de Potencia

2019

VARIACION DE VELOCIDAD DE UN MOTOR DC La electrónica para motores de corriente continua tiene como función principal el control de la velocidad o par según las variaciones de carga del motor.

y el valor de la consigna se introduce en la electrónica mediante una tensión analógica o un potenciómetro.

Para alcanzar la velocidad deseada, el valor de la consigna se compara continuamente con la velocidad real.

La diferencia se aplica al motor a través de la etapa de potencia

La velocidad n de un motor DC depende :

el control de la velocidad de un motor DC se consigue mediante la variación del voltaje de armadura (Va) o por variación del flujo magnético del campo (proporcional a If).

INVERSION DE GIRO DE MOTORES DC Para cambiar el sentido de giro hay que variar el campo magnético en uno de los dos circuitos del motor (armadura o campo).

En la práctica, la variación del sentido del campo magnético se hace sobre el bobinado de armadura tal como se muestra en la figura.

En este caso la posición del interruptor nos permite cambiar el sentido de la polaridad del voltaje DC que recibe la armadura y por lo tanto cambiará el sentido de giro del motor.

ETAPA DE POTENCIA una unidad de potencia de estado sólido convierte la energía AC de la planta a un voltaje DC ajustable.

Este voltaje alimenta a la armadura del motor.

La velocidad del motor DC varía proporcionalmente al voltaje de armadura asumiendo

Los motores DC tienen dos componentes principales: armadura y campo.

La interacción de los campos magnéticos de ambos componentes provoca la rotación del rotor.

La etapa puede ser implementado mediante el uso de:

Tiristores Transistores

EL motor es suficientemente grande para alimentar a la carga conectada. La corriente de campo del motor es constante.

VARIADOR A TIRISTORES

Los Rectificadores Controlados de Silicio (SCR) normalmente llamados “tiristores”

usados en la unidad de potencia convierten voltaje AC a un voltaje DC controlado.

El SCR conduce corriente cuando un pequeño impulso de voltaje es aplicado a su terminal “gate”

La mayoría de variadores a tiristor diseñados para operar con alimentación AC monofásica, tienen 4 tiristores

Las unidades que operan con alimentación trifásica son frecuentemente construidos con seis tiristores

Una variante de dicho diseño incluye el reemplazo de la fila inferior de tiristores por diodos rectificadores

y adicionando un diodo de conmutación a través de la salida de armadura DC

VARIADOR A TRANSISTORES Los Variadores a transistores son usados en aplicaciones de baja potencia con motores de fracciones de HP

y sobre todo para el control de posición en servo-mecanismos

debido a la rapidez en respuesta que tiene su etapa de potencia implementado con transistores

Los motores DC usados son del tipo imán permanente

los cuales trabajan a velocidades de kHz.

El tiempo de vida de los motores de imán permanente depende del tiempo que permanezca el flujo magnético nominal para el que fue fabricado. Si disminuye el flujo magnético del motor, éste pierde su torque nominal y su trabajo no será eficiente pudiendo sobrecargarse con exceso de corriente.

MÉTODOS DE CONTROL DE VELOCIDAD CONTROL REALIMENTADO 1 Valor de referencia de velocidad: Ingresando al bloque comparador. Normalmente es un valor de voltaje proporcionado por un potenciómetro o señales normalizadas 0-10V / 4-20 mA provenientes de un controlador.

Diagrama de Bloques del variador de velocidad de motor DC

6 Bloque regulador de torque: Reacciona con características proporcionalintegral (PI) ante el error de torque que recibe a su entrada. La señal 7 es la salida.

7 Mando disparo de tiristores: Es la señal DC que se transforma en pulsos de disparo luego de ingresar al circuito de disparo.

2 Error de velocidad: Es el resultado de la comparación de las señales denominadas valor de referencia de velocidad y realimentación de velocidad

5 Error de torque: Es el resultado de la comparación de las señales denominadas valor de referencia de torque y realimentación de corriente.

8 Realimentación de corriente: Es la señal que representa a la corriente de armadura, medida en forma directa por medio de un transformador de corriente DC

3 Bloque regulador de velocidad: Reacciona con características proporcionalintegral (PI) ante el error de velocidad que recibe a su entrada. La señal 4 es la salida.

4 Valor de referencia de torque: Denominado así porque se compara con la realimentación de corriente, la cual es proporcional al torque que desarrolla el motor.

9 Realimentación de corriente: Es la señal de medida de corriente de armadura pero en forma indirecta por medio de transformadores de corriente AC ubicados en la entrada de la etapa de potencia

10 Realimentación de velocidad: Es la señal de medida de velocidad en forma indirecta por medio de tomar una muestra del voltaje de armadura.

Es la señal de medida de velocidad en forma directa. El medidor de velocidad se acopla directamente al eje del motor. Existen dos tipos de dichos medidores los que se denominan: Tacogenerador y Encoder.

EJEMPLO Las instrucciones desde una estación de control de operador u otra entrada, son enviadas hacia el regulador. El regulador compara las instrucciones con las realimentaciones de voltaje y corriente y envía la señal apropiada hacia el circuito de disparo. Dicha etapa acondiciona los pulsos de disparo que activarán a los Transistores o tiristores, causando su conducción. En algunos diseños, el regulador y circuito de disparo están unidos en un solo circuito digital. La realimentación de voltaje da una indicación de la velocidad del motor, y la corriente indica el torque del motor; despreciando la caída en la inductancia La se tiene:

De la ecuación anterior observamos que la realimentación de voltaje de armadura Va es una forma indirecta de medir la velocidad n en el motor.

Lo ideal sería medir el valor del voltaje contra-electromotriz Ea pero, eso es imposible, por lo tanto lo mejor es medir el voltaje de armadura aplicado y restar de ella un voltaje igual a la caída Ia.ra ; esto es posible gracias a que la caída de voltaje en los extremos de cualquier resistencia es proporcional a la caída en la resistencia de la armadura.

MÉTODOS Método Simple

IMPORTANTE No se puede usar un simple potenciómetro como control de velocidad en motores de corriente continua, ya que en la mayoría de los casos, la corriente circulante es demasiado elevada lo que provocaría problemas de disipación. El potenciómetro se calienta y acaba por quemarse.

Una alternativa, consiste en el uso de un transistor como elemento de control de la corriente principal, caso en que el potenciómetro simplemente actúa sobre la corriente de base, mucho menos intensa. Con un transistor de buena ganancia podemos tener en el potenciômetro una corriente hasta 100 veces menor que la exigida por el motor y los problemas de disipación se ven minimizados .

MÉTODOS Con la variación lineal de la corriente continua en el motor, no obtenemos un buen control de velocidad porque el torque (cupla de arranque) también varia. En velocidades bajas, cuando la corriente es menos intensa, el motor pierde también la fuerza" y se vuelve difícil hacerlo girar exactamente como queremos. Consiste en un control que en lugar de variar la tensión en el motor cuando queremos variar su velocidad, alteramos el tiempo en que la misma es aplicada, pero eso lo hace más con una velocidad muy grande, o sea, tan rápido que no se puede percibir.

Variando la tensión en la forma de pulsos, tenemos la posibilidad de controlar la velocidad sin perder la fuerza.

MÉTODOS Método PWM (Modulación por Ancho de Pulso) La Regulación por Ancho de Pulso de un motor de CC está basada en el hecho de que si se recorta la CC de alimentación en forma de una onda cuadrada, la energía que recibe el motor disminuirá de manera proporcional a la relación entre la parte alta (habilita corriente) y baja (cero corriente) del ciclo de la onda cuadrada.

MÉTODOS Para tener todas las velocidades posibles, lo que precisamos es generar pulsos de todos los "anchos" posibles en una determinada banda, lo que se consigue con un oscilador, y después amplificar estos pulsos para que pueda alimentar un motor.

Amplificación de Pulsos

Circuito Multivibrador Astable

MÉTODOS CONTROL DE VELOCIDAD MOTOR DC USANDO IC 555 Para variar la velocidad del motor DC, se utilizó el temporizador 555 que funciona como un PWM (modulador de ancho de pulso). La variación se logra manipulando el potenciómetro P.

MÉTODOS CONTROL DE VELOCIDAD MOTOR DC USANDO ic IC 555 Para variar la velocidad del motor DC, se utilizó el temporizador 555 que funciona como un PWM (modulador de ancho de pulso). La variación se logra manipulando el potenciómetro P.

Circuito genérico de generación de pulsos que se puede utilizar en aquellos lugares donde sea necesario un pulso digital no demasiado preciso. Cambiando los valores de R1 y R2 se ajusta la frecuencia básica. El potenciómetro regula el ancho de pulso.

MÉTODOS CONTROL DE VELOCIDAD MOTOR DC USANDO IC 555 El primer circuito —con el MOSFET de potencia BUZ11— permite controlar motores medianos y grandes, hasta 10 A de corriente. El segundo circuito —con el transistor 2N2222A— es para motores pequeños, que produzcan una carga de hasta 800 mA.

MÉTODOS CONTROL DE VELOCIDAD MOTOR POR POTENCIÓMETRO - ARDUINO

Alimentaremos Arduino y el motor independientemente. El microcontrolador enviará un pulso a la Base del transistor y éste dejará pasar corriente entre su Colector y Emisor, cerrando el circuito y permitiendo que el motor se mueva.

¿POR QUÉ NO SE PUEDE CONTAR DIRECTAMENTE A ARDUINO? El problema no es el voltaje. Es la Intensidad (Amperios) que proporciona Arduino. La Intensidad/Corriente es la cantidad de electrones que circulan por un conductor cada unidad de tiempo, y Arduino a duras penas puede dar 50mA (miliamperios). Un motor DC estándar consume unos 1000mA. Uno verá que los números no cuadran.

¡La solución es utilizar un controlador de motores!