Control de fase para un motor de CD Proyecto Final
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Electrónica de Potencia I
Equipo 3 Elaborado por: Jesús Martínez López Denise Silva Abarca Elida Florencio Martínez Fecha: 13 de Enero 2012 Revisado por: Ing. José Luis Ávila Núñez
Ingeniería Electrónica Facultad de Ingeniería
Ciudad Universitaria Cerro de Coatepec s/n C.P. 50100. Toluca México. Teléfonos y Fax: (722) 2 14 08 55, 2 15 13 51, 2 15 45 12
PROYECTO FINAL
Control de cruce por coseno para un motor de CD OBJETIVO:
Diseñar circuito con etapa de control y de potencia para controlar un motor de CD, en el que se empleé un rectificador de onda completa con SCR INTRODUCCIÓN: MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR: Material 3 SCR S6025L5 3 Diodos de 3 Amperes 3 Capacitores de 22 nF poliester 3 resistencias de 1 MΩ 3 resistencias de 120 kΩ 3 resistencias de 180 kΩ 3 resistencias de 47 kΩ 1 potenciómetros 100 kΩ 6 TL081_Amplificador Operacional Transformadores de pulsos 3 SN74LS123_Monoestable 1 motor de CD (9 volts) 3 Transformadores de 12 volts a 3 Amperes 3 Transformadores de 6 volts a 0.3 Amperes 3 TIP121_Transistor BJT Darlington 3 Capacitores 100 nF poliéster 9 Capacitores 100 nF cerámicos 3 Resistencias de 330 Ω 3 Resistencias de 100 Ω 3 Resistencias 1.8 kΩ
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Equipo Fuente de alimentación: 5 Volts CD Fuente de alimentación: ±15 Volts CD Osciloscopio MARCO TEORICO:
Principio del control de fase El flujo de potencia hacia la carga, queda controlado, retrasado el ángulo de disparo del tiristor T1, se muestra los pulsos de compuerta del tiristor T1, y las formas de onda de los voltajes de entrada y salida.
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Figura 1.- Principio del control de fase
Debido a la presencia del Diodo D1, el rango de control esta limitado y el voltaje rms efectivo de salida, solo puede variar entre el 70.7 % y 100 %, el voltaje de salida y la corriente de entrada son asimétricos y contienen una componente de C.D.
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DIAGRAMA A BLOQUES:
Vsinc
𝐼𝑛𝑡𝑒𝑔𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟
𝐶𝑜𝑚𝑝𝑎𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟
𝐺𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑃𝑢𝑙𝑠𝑜𝑠
𝐶𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝐷𝑖𝑠𝑝𝑎𝑟𝑜
𝑆𝐶𝑅 ±𝑽𝒓𝒆𝒇 Figura 2.- Diagrama de Bloques
DESARROLLO: Diseño de la etapa de control de cruce por coseno
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Figura 3.- Circuito integrador para cada una de las fases
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El circuito construido en el laboratorio
Figura 4.- Circuito integrador para cada una de las fases construido en el laboratorio
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Los resultados obtenidos en el laboratorio con el osciloscopio
Figura 5.- Primera Fase Integrada
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Figura 6.- Las 3 Fases Integradas
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El circuito del comparador
Figura 7.- Circuito Comparador
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El circuito construido en el laboratorio
Figura 8.- Circuito Comparador Construido
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Resultados obtenidos en el laboratorio
Figura 9.- Salida del Circuito Comparador Construido
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Figura 10.- Salida del Circuito Comparador Construido
Figura 11.- Salida del Circuito Comparador Construido
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El circuito del monoestable:
Figura 12.- Circuito Monoestable
El circuito construido en el laboratorio 8
Figura 13.- Circuito Monoestable construido en el laboratorio
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Salida de cada uno de los monoestables
Figura 14.- Disparo generado por el Monoestable construido en el laboratorio
Circuito de disparo para la compuerta del tiristor
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Figura 15.- Disparo generado por el Monoestable construido en el laboratorio
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El circuito construido en el laboratorio
Figura 16.-Circuito amplificador de pulso construido en el laboratorio
El circuito construido en el laboratorio 10
Figura 17.-Circuito amplificador de pulso construido en el laboratorio
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La salida del amplificador de pulso
Figura 18.-Pulso de Disparo amplificado por el TIP122 de cada una de las fases
El disparo que entrega el transformador de pulsos
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Figura 19.-Forma de Onda del Pulso de Disparo entregado por el transformador primer fase
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Figura 20.-Forma de Onda del Pulso de Disparo entregado por el transformador segunda fase
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Figura 21.-Forma de Onda del Pulso de Disparo entregado por el transformador tercera fase
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El diseño de la red de snubber que protegerá la compuerta del SCR contra el di/dt y dv/dt Datos
Tc=125° C Es = 600 V fo = 60 Hz Ip = 25 A =0.7
(hojas de especificaciones) (temperatura de encapsulado) (voltaje pico) (frecuencia de línea) (corriente rms del SCR) (porcentaje de sobreimpulso)
Se obtiene el punto A ⁄
Punto B = = 0.7 Por lo tanto, el punto C en la tabla de constantes de tiempo normalizadas de Snubber es
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Se obtiene le valor de R a partir de:
Entonces:
Si RC= 2µs
C=128.2 nF Ingeniería Electrónica Facultad de Ingeniería
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Para determinar la inductancia despejamos L de: √
L=15.91µH
El diagrama para la red de Snubber se muestra a continuación:
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Figura 22.- Circuito de la red de snubber
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El circuito construido en el laboratorio de la red de snubber
Figura 23.- Circuito de la red de snubber
El circuito del convertidor V1
15 X2 S6025L
X3 S6025L
X4 S6025L
+
V2 N
Vout
V3
D3 D1N5408
D4
D5
D1N5408
D1N5408
-
Figura 24.- Circuito de la red de snubber
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El circuito completo del convertidor armado en el laboratorio
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Figura 25.-Circuito completo del convertidor
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Las formas de onda de salida del rectificador:
Figura 26.-Forma de onda de salida del convertidor a distintos valores de α
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Figura 27-Forma de onda de salida del convertidor a distintos valores de α
Figura 26.-Forma de onda de salida del convertidor a distintos valores de α
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Observaciones: El circuito integrador practico funciona con una ganancia mayor a la unitaria El comparador da una señal de salida mas nítida si el potenciómetro tiene una impedancia mayor a los 50 kΩ El circuito del monoestable SN74LS123N solo puede generar un pulso de salida aunque las hojas de especificaciones digan que son 2 monoestables independientes Se deba de poner un capacitor pequeño para eliminar los picos que puedan generar los monoestables La resistencia que se encuentra en la carga en serie con el motor debe de ser de menor impedancia a los 10 Ω pero con una potencia mayor a los 25 W
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