Pág. Tema: “Control de velocidad de motores AC, DC y Universal

Tema:
“Control de velocidad de motores AC, DC y
Universal”.
Facultad de Ingeniería.
Escuela de Electrónica.
Asignatura “Electrónica
Industrial”.
I. OBJETIVOS.
Construir y operar un circuito para el control de la velocidad de un motor de inducción trifásico con un
convertidor de frecuencia.
Registrar las características de voltaje/frecuencia.
Controlar la velocidad de un motor de corriente por variación del voltaje de armadura.
II. INTRODUCCIÓN.
Control de velocidad del motor AC.
Los motores trifásicos asíncronos de jaula de ardilla, se usan muy a menudo en todos los campos industriales y
de estaciones de potencia, así como en sistemas de transporte debido a sus ventajas respecto a los motores de
corriente directa. Dentro de estas ventajas podemos mencionar, el menor requerimiento de mantenimiento,
menor incidencia de fallas, capacidades de potencia mayores y producción de bajo costo.
Las maneras para variar la velocidad en los motores AC es variando su frecuencia y/o aumentando o
disminuyendo el número de polos. Por lo que para proporcionar el mismo comportamiento de número de
revoluciones-torque de las maquinas de corriente continua de excitación externa, controladas por tensión de
inducido, tienen que ser alimentados por una fuente de tensión trifásica o una fuente de corriente trifásica, cuya
frecuencia y amplitud sean variables. Esta labor es cumplida hoy en día por los convertidores de frecuencia
electrónicos estáticos.
Si estos son alimentados desde una red de corriente alterna o trifásica, se les llama convertidores de corriente
alterna o abreviadamente convertidores. Si son alimentados desde un sistema de corriente continua se les
designa inversores.
Convertidores se dividen en dos grupos:
• Convertidores directos.
• Convertidores indirectos o de circuito intermedio.
Los convertidores directos constan de una conexión paralela opuesta de dos conexiones de puente trifásicas
plenamente controladas, de modo que la tensión de salida variable en frecuencia esta compuesta por secciones
temporales de la tensión de entrada.
Los convertidores de circuito intermedio constan de un rectificador de corriente de entrada (rectificador de
corriente de red) de regulación externa y de un rectificador de corriente de salida (rectificador de corriente de
maquina) autorregulado, los que están acoplados entre si ya sea mediante un circuito de tensión continua
(circuito intermedio).
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Si mediante un condensador suficientemente grande se mantiene constante, es decir, se imprime la tensión del
circuito intermedio en forma independiente de la carga, se habla de convertidores de corriente alterna con
circuito intermedio de tensión continua o abreviadamente de convertidores U; si mediante una inductividad
grande se imprime la corriente, se habla de convertidores de corriente alterna con circuito intermedio de
corriente continua o convertidores.
Según sea el tipo de control de la tensión de salida en los convertidores, se distingue entre:
Convertidor con tensión de circuito intermedio variable mediante rectificador de corriente de entrada
regulable.
Convertidor con tensión de circuito intermedio variable mediante regulador de tensión continua.
Convertidor con tensión de circuito intermedio constante: convertidor de pulsos.
Control de velocidad de motores DC.
Las características principales de una máquina de CD es que tienen un gran rango de variación de velocidad, el
torque es constante.
Aprovechando estas características las máquinas de DC tienen grandes aplicaciones basadas en el control de
su velocidad a partir de las formas típicas:
Variando el voltaje en la armadura.
Variando la corriente de campo.
III. MATERIAL Y EQUIPO.
PARTE I.
Fuente trifásica 380V, ST 7006 – 1D.
Cut-out Switch 4 Pole, SO 3212 – 1W.
Frequency converter, SO 3536 – 7M.
Motor de inducción AC, trifásico, SE 2663-1G6.
Tacogenerador, SE 2662 – 5Z.
Digital Speed / Torque Display, SO 5127 – 2H.
Osciloscipio.
Amplificador de Aislamiento.
Medidores RMS.
PARTE II.
Fuente trifásica variable, ST 7007 – 4M.
Fuente bipolar: -15V, 0V, 15V.
Control Unit 6 Pulse Outputs, SO 3536 – 7B6.
Thyristor 800V / 10A, SO 3538 – 9M.
Motor DC, SE 2662 – 5A.
Tacogenerador, SE 2662 – 5Z.
Digital Speed / Torque Display, SO 5127 – 2H.
Osciloscipio.
Amplificador de Aislamiento.
Medidores RMS.
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IV. PROCEDIMIENTO.
PARTE I: Control de velocidad del motor AC.
Paso 1. A la salida del convertidor de frecuencia conecte el motor trifásico de inducción jaula ardilla (conexión
estrella), tal y como se muestra en la Figura 11.1
Figura 11.1: “Variador de frecuencia alimentando el motor AC”.
Paso 2. Conecte el osciloscopio y el amplificador de aislamiento para observar las formas de onda y los
desfases entre las respectivas líneas de entrada al motor AC, además anote las frecuencias de las señales.
Para una velocidad del motor igual a 800 RPM. Anote los siguientes parámetros:
U–N
V–N
W –N
Voltaje pico a pico ( Voltios )
Frecuencia ( Hertz )
Tabla 11.1
Paso 3. Mida con el amperímetro las corrientes de línea.
IU – N = _______________ [ Amperios ].
IV – N = _______________ [ Amperios ].
IW – N = _______________ [ Amperios ].
Paso 4. Mida el voltaje RMS a la entrada del motor y compare magnitud con la observada.
U–N
V–N
W –N
Medidor RMS ( Voltios )
Osciloscopio ( Voltios )
Tabla 11.2
Paso 5. Repita los pasos del 2 al 4, pero ahora para una velocidad de 1500 RPM.
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PARTE II: Control de velocidad del motor DC.
Paso 1. Arme el circuito puente completo controlado como se muestra en la Figura 11.2.
Figura 11.2: “Alimentación del motor DC por el puente rectificador controlado”.
Paso 2. Alimente el circuito con un voltaje de 100V de línea a neutro.
Paso 3. Proceda a completar la Tabla 11.3 para los respectivos valores de ángulos de disparo.
180º 140º 100º 60º
Voltaje A1 – C2 ( Voltios )
Corriente A1 – C2 ( Amperios )
Velocidad ( RPM )
Tabla 11.3.
V. DISCUSIÓN DE RESULTADOS.
Explique el funcionamiento de cada uno de los controladores de velocidad experimentados.
Presente las formas de onda de los variadores de velocidad.
VI. INVESTIGACIÓN COMPLEMENTARIA.
•
•
Presente circuitos similares que realicen el control de velocidad de los motores utilizados: AC, DC e
investigue un circuito para control de un Motor Universal. Además deberá explicar los circuitos.
Menciones algunas aplicaciones de los variadores analizados.
VIII. BIBLIOGRAFÍA.
-
Malvino, Paul. “Principios de Electrónica”.
McGraw-Hill. 5ª. Edición México1998.
-
Savant, J.C. Diseño Electrónico”.
Adisson Wesley 2ª. Edición México 1992.
-
Boylestad, Robert. . “Electrónica. Teoría de Circuitos” .
Prentice –Hall. 2ª. Edición México 1997.
-
Rashid, Muhammad H. “Electrónica de Potencia, Circuitos Dispositivos y Aplicaciones”.
Prentice-Hall. Hispanoamerica. 1995.
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