Control de Velocidad de Un Motor AC

 

  UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE

SAN MARCOS  “universidad del Perú, DECANA DE AMERICA ” 

Facultad de Ing. Electrónica y eléctrica

ALUMNOS: Morales Vela Erick Brayann

16190132

Piscoya Andrade Luis Fernando 16190082 Huaracha Cruz Ivan Felipe

16190074

Guerrero Corne Cesar Augusto 16190124 CURSO:

CIRCUITOS ELECTRONICOS II

TEMA:

Control de velocidad de un motor AC

DOCENTE: Ing. Luis Ponce

Ciudad universitaria, Julio del 2018

 

I. 

INTRODUCCION: En este proyecto del curso de Electrónicos2 que se asignó a nuestro grupo se eligió conveniente implementar el proyecto de control de velocidad de un motor AC , el objetivo de este proyecto fue hacer uso de los temas enseñados en clase por el profesor en la implementación del proyecto , en nuestro caso  particularmente hicimos uso del tema de los Opamps por ende lo que que se realizó en la práctica fue controlar un motorpara AC variar de 50 W con una alimentación DC de 15V utilizando un potenciómetro la velocidad , a continuación veremos como se implementó el circuito paso a paso , la simulación del circuito en el programa Proteus en donde se analizó las gráficas de las señales a la salida de los Opamps para finalmente probar el circuito y obtener los resultados esperados.

II. 

MARCO TEORICO: COMPARADOR COMPARADO R VENTANA:

Funcionamiento El comparador de ventana es un detector de un margen establecido, en el cual los dos amplificadores operacionales trabajan como comparadores comparadores.. En la entrada (-) del operacional 1 (A1) se marca el margen superior, este margen lo podemos regular mediante el potenciómetro P2. En la entrada (+) del operacional 2 (A2) se marca el margen inferior, este margen lo podemos regular mediante el potenciómetro P1. La entrada Vi es común para ambos operacionales; si el valor de la entrada se encuentra entre los márgenes establecidos, las salidas de ambos operacionales  permanecerán a cero, por lo tanto, el LED ppermanecerá ermanecerá apagado. apagado. Si la señal

 

de entrada es inferior al margen inferior establecido, el operacional 2 pasará a saturación positiva y el LED se iluminará de un color. Si por el contrario el margen superado es el superior, será el operacional 1 el que pase a saturación  positiva iluminando el el LED del otro color. color. Con este sencillo circuito podremos establecer unos márgenes y visualizar a simple vista que márgenes supera la señal que aplicamos a la entrada; las aplicaciones del circuito son muchas y variadas, un elemento muy útil en nuestros circuitos electrónicos. INTEGRADOR CON OPAMP:

Un amplificador integrador realiza la función matemática de la integración, es decir la señal de salida es la integral de la señal de entrada. El circuito es como se muestra a continuación:

La ecuación de salida es la siguiente:

Donde k representa la carga inicial del condensador. El amplificador integrador presenta el inconveniente de que, si la señal de entrada es una señal dc, o tiene una componente dc, se satura y ya no integra. Este problema no se  puede solucionar, pero se puede controlar agregando una resistencia en  paralelo al condensador, condensador, que lo que hará es limitar la ganancia en dc del integrador. El circuito queda de la siguiente manera:

Circuito amplificador integrador practico

 

  La ecuación de salida aproximada es la siguiente:

Donde vac es la componente ac de la señal de entrada, y vdc es la componente dc de la señal de entrada. Por lo tanto, si la señal de entrada no tiene componente dc, la señal de salida es la siguiente: Y si la señal de entrada no tiene componente ac, la señal de salida es la siguiente:

OPTO ACOPLADOR: Un opto acoplador también llamado optoaislador , es un circuito electrónico que funciona como un interruptor  ais aislad lado o ópticamente. Es decir, que

 permite conexión eléctricamen te aislada dos circuitos que operan distintosuna voltajes. Estaeléctricamente construido por un led yentre un circuito de control activadoa  por luz infrarroja. Entre Entre otras cosas, una de de las ventajas principales de los opto acopladores es su aislación eléctrica entre la carga y la electrónica de control. La única conexión entre ambos elementos elementos es la luz del led l ed que activa al fototransistor. La Figura-1 muestra un diagrama general para un opto acoplador con salida a foto-transistor.

Como se puede apreciar los opto acopladore acopladoress se pueden clasificar de acuerdo al tipo de elemento de controlador que tengan. TRIAC (3) Transistor (1) TRIAC con detector de cruce por cero

 

Transistor Darlington (4) Lógica Mosfet (2)

MOTOR UNIVERSAL:

El motor universal se denomina así por ser el único motor que puede conectarse tanto a corriente alterna como a corriente continua. Cuando el motor universal se conecta a la corriente continua con una carga constante, la velocidad y la potencia aumentan proporcionalmente con el voltaje aplicado. Cuando este motor se conecta a la corriente alterna con carga constante, la velocidad y la potencia aumentan proporcionalmente con el voltaje aplicado a  partir de los 3000 r.p.m. (revoluciones por minuto) En el motor universal la velocidad dada para un voltaje en corriente alterna es inferior que la que se obtendría si se aplica el mismo voltaje, pero en corriente continua. Los motores universales se construyen para potencias menores a los 0.5 CV (caballos vapor) y velocidades de hasta 3000 r.p.m. y presentan un  buen rendimiento rendimiento. . El principio de funcionamiento de este motor eléctrico está determinado por el efecto motor que produce un conductor recorrido por una corriente eléctrica y que está sometido a un campo magnético. Por acción magneto motriz existirá un desplazamiento y por ende una rotación. Constitución del motor:   Bobinas conductoras: Se las conoce con el nombre de inductor o campos inductores.   Bobina inducida: Es el rotor bobinado y se le conoce con el nombre de inducido o armadura.   Escobillas:  Son fabricadas de carbón por ser un material suave y un coeficiente de temperatura negativo.   Resortes:  Sirven para mantener las escobillas en su lugar por medio de 

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 presión mecánica. mecánica.

 

 

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Tapas o escudos: Sirven para sostener el eje del motor y dar la estructura

mecánica al motor.

III. 

MATERIALES:   7 capacitores: 1nF, 2200uf, 100nf, 10uf.

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  17 resistencias: 1K,330, 100k, 10k, 1M, 10M, 27k, 270.

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  4 CIs UA741.

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  1 Optoacoplador MOC3021.

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  1 Triac Q6015N5.

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  1 Regulador de voltaje 7815

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  1 Regulador de voltaje 7915

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  1 Transistor BC548C

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  2 Diodos de 6V a 1W.

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  4 Diodos 1N4148   1 Diodo de 12V a 1W

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  2 Transformadores.

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  1 Motor AC

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IV. 

  IMPLEMENTACION DEL CIRCUITO: Simulación:

Funcionamiento Funcionamie nto del circuito:  Nuestro circuito control de velocidad de motor, como se puede deducir del esquema, es aplicado para motores AC. Para una mejor comprensión del circuito, vamos a dividirlo en dos partes, la  primera será denominada circuito de control, cuya función es la de regular la velocidad de giro de nuestro motor. Y la segunda será llamada circuito de  potencia, la cual se encargará de dar la energía suficiente para su funcionamiento.

 

  Circuito de control

Esta parte de nuestro circuito es la encargada del control de la velocidad del motor AC, el potenciómetro RV4 es el responsable de esta acción. Para que el  potenciómetro mencionado pueda cumplir con la función de control, es necesario que los puntos 1, 2 y 3 (de color naranja en la imagen) las señales, visualizadas a través del osciloscopio, estén en fase. Caso contrario, no será  posible controlar controlar la velocidad del mo motor. tor.  Nuestra entrada es es un unaa onda senoidal (1 (1)) que al pasar pasar por los Opamps Opamps U1 y U2, que juntos conforman un circuito comparador, cambia su forma a una onda cuadrada (2). Esta onda pasa por el circuito integrador conformado por U3 y se transforma en una onda triangular (3).  Nota: Para la ccalibración alibración de estas señales se utilizaron los potenciómetros potenciómetros RV1, RV2 y RV3. También debemos recordar que cada opamp debe ser alimentado correctamente en sus patas +Vcc y -Vcc. Esta señal triangular obtenida es la que va a dar los pulsos necesarios al transistor para que se sature y permita que el LED del optoacoplador se encienda,, permitiendo así que el circuito de control se acople con el circuito de encienda  potencia. Los diodos del circuito se encargan de la protección de los Opamps; mientras que los diodos los encargados de determinar los voltajes de referencia para elZener circuitoson comparador.

 

  Circuito de potencia

Para el funcionamiento de nuestro motor hemos hecho uso de un SCR, que conducirá cuando llegue un impulso en elorgate. Ello será  posible solopositivo cuandode el tensión optoacoplador optoacoplad funcione de forma correcta; es decir, cuando el transistor en la salida del circuito de control se sature para que el LED se encienda y permita que ambas partes de nuestro circuito se acoplen. Cumplidas esta condición y la de calibración de señales, podemos asegurar el funcionamiento del motor AC y el control de la velocidad de giro de este.

Implementación: Realizando la implementación de nuestros componentes al circuito en PCB como se muestra a continuación:

 

Procedemos armar la placa como se muestra en la siguiente imagen, donde adjuntamos una fuente de tensión simétrica, que nos va a permitir polarizar nuestros opam´s, esta se muestra al inicio de nuestro circuito.

Hacemos los ajustes necesarios de los potenciómetros y procedemos a soldar nuestros componentes.

 

Conectamos el motor y el transformador a nuestro circuito para obtener la señal necesaria que haga func funcionar ionar la parte del circuito ddee control:

V. 

CONCLUSIONES:   Para controlar la velocidad del motor dependemos de la potencia del motor con lo cual hicimos empleo de un BJT que en saturación activará al Opto acoplador que está en serie con el SCR que disparará la corriente suficiente  para que el motor comience a trabajar y así poder controlar la velocidad de éste.    Cuando se colocan motores de alta potencia se debe colocar un diodo en  paralelo al motor, ya que almacena corrientes inversas y estas sean disipadas

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 por el mismo y el el circuito de control nnoo se vea afecta afectado. do.

  Para el control de velocidad del motor AC, es necesario que las señales de

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salida de cada opamp del circuito de control estén en fase con la señal de entrada.   Las gráficas obtenidas de las señales de salida de los Opamps tanto en la simulación como cuando se probó el circuito con un osciloscopio en laboratorio fueran las esperadas con lo cual concluimos que el circuito fue  bien diseñado diseñado ccon on lo cual es este te sirve como m modelo odelo para cualquier proyecto que requiera el control de la velocidad de un motor.   Para garantizar el correcto funcionamiento del circuito en la práctica se puede colocar un disipador de calor en el transistor.   Concluimos también que se hizo el diseño del circuito en a base a la aplicación

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de los Opamps de transformar señales

 

VI. 

  BIBLIOGRAFÍA   JACOB MILLMAN Y CHRISTOS HALKIAS: Dispositivos y

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circuitos electrónicos. Madrid-España 1982 

lineales-conmutadass   JAVIER REIMÓN: Fuentes de alimentación lineales-conmutada Las Palmas-España, enero del 2010

  MRELBERNI: Tutoriales de electricidad y electrónica.

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  SCHILLING D: Circuitos Electrónicos e Integrados.

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  SAVANT C.J: Diseño Electrónico, Circuitos y Sistemas. 

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