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Páginas: 10 (2402 palabras)
Publicado: 17 de octubre de 2011
Tarea 1 Control de accionamientos eléctricos
INTRODUCCION
Las maquinas eléctricas son una importante fuente de generación de energía mecánica y eléctrica en la actualidad, por ello es importante aprender a utilizar y manipular estas máquinas para optimizar su rendimiento y poder obtener la energía requerida mediante procesos de potencia y control.
Las máquinas eléctricas se dividen endos grupos, máquinas corriente continuas y maquinas corrientes alternas. Las maquinas de corriente continua son de gran uso en el ámbito industrial debido a la facilidad para poder controlar su posición, velocidad y acción, no obstante últimamente han ido cediendo el paso a las maquinas de alterna debido a sus costes de mantenimiento.
Las maquinas de corriente continua pueden ser usadas comogenerador o motor, esto depende si están transformando energía eléctrica en mecánica (motor) o mecánica en eléctrica (generador), o pueden funcionar de ambas maneras alternándose, para esto se requiere de un circuito de potencia que opere en los 4 cuadrantes.
En esta tarea se busca conocer el funcionamiento de las máquinas continuas y programar controladores PI para manejar la actuación de lamaquina según el requerimiento, así como conectar un rectificador trifásico controlado de cuatro cuadrantes de operación para poder alimentar la maquina.
II. DESARROLLO.
DATOS:
ωnom = 1500 rpm (157 rad/s).
kv = 0.3 [V/rpm ]
If nom = 1 [A]
Ianom = 10A
La = 110 [mH]
Ra = 2 [Ω]
Lf = 50 [mH]
Rf = 100 [Ω]
J = 0.1 [kgm²]
1.- A partir de los datos de placa dados determine los valores detorque nominal Tn y constante de torque kT (Gfq *If).
El valor de momento de inercia J de la máquina es conocido, sin embargo el motor opera acoplado a más elementos rotatorios, cada uno con sus respectivos momentos de inercia equivalentes, los que son desconocidos. La inercia total equivalente es el parámetro más importante para el ajuste de lazo de control de velocidad. Comente como determinaríausted este parámetro en la práctica.
TE=Gfq*If*Ia
kt=Gfq*If=kv=0.3*602π=2.86[Nm/A]
Tn=2.86*10=28.6[Nm]
Para determinar la inercia total se puede desarrollar una prueba de frenado del motor para generar un Δ en un cierto instante de tiempo, luego durante ese mismo instante de tiempo medir la diferencia de torque ΔT asi, se obtiene la siguiente ecuación que representa a la inercia delsistema
ΔωΔT=J
2.- Explique brevemente el modelo dinámico de la máquina incluyendo el circuito de campo y armadura.
.
Figura 1 Esquema motor corriente continua
El estator es alimentado por el devanado de campo, lo cual crea un flujo simétrico respecto al eje de cuadratura en el entrehierro. Las bobinas del rotor giran junto con este y producen un campo eléctrico, y este a su vezproduce el torque eléctrico.
A continuación se muestra el modelo eléctrico de la maquina corriente continua.
Figura 2 Modelo eléctrico motor cc
A partir de este modelo podemos obtener las siguientes ecuaciones:
vf=RF*IF+LF*dIfdt
va=Ra*Ia+La*ddtIa+Vrot
Vrot=Gfq*If*ωr
Te-TL=jdωrdt
Te=Gfq*If*Ia
Estas son las ecuaciones dinámicas que rigen el comportamiento del motor. Se puedeobservar que el devanado de campo es independiente del devanado de armadura, no obstante la reacción del devanado de rotor a los efectos del devanado de campo es dependiente de este, sin embargo esta dependencia no es muy importante ya que es mayoritariamente compensada por los controladores.
3.- Usando los modelos simplificados (lineales) de la máquina y el convertidor, diseñe el controladorPI de corriente (continuo GC(s)) para obtener un ancho de banda de ωc =160π [rad/s] (80 Hz) con un amortiguamiento ζ=0.7. (Utilicé RLTOOL de Matlab).
Para controlar la máquina de corriente continua, se trabaja en la corriente de armadura, por lo tanto se necesita la función de transferencia en donde está involucrada esta variable.
Para el desarrollo de esto se considera Vrot igual a cero,...
INTRODUCCION
Las maquinas eléctricas son una importante fuente de generación de energía mecánica y eléctrica en la actualidad, por ello es importante aprender a utilizar y manipular estas máquinas para optimizar su rendimiento y poder obtener la energía requerida mediante procesos de potencia y control.
Las máquinas eléctricas se dividen endos grupos, máquinas corriente continuas y maquinas corrientes alternas. Las maquinas de corriente continua son de gran uso en el ámbito industrial debido a la facilidad para poder controlar su posición, velocidad y acción, no obstante últimamente han ido cediendo el paso a las maquinas de alterna debido a sus costes de mantenimiento.
Las maquinas de corriente continua pueden ser usadas comogenerador o motor, esto depende si están transformando energía eléctrica en mecánica (motor) o mecánica en eléctrica (generador), o pueden funcionar de ambas maneras alternándose, para esto se requiere de un circuito de potencia que opere en los 4 cuadrantes.
En esta tarea se busca conocer el funcionamiento de las máquinas continuas y programar controladores PI para manejar la actuación de lamaquina según el requerimiento, así como conectar un rectificador trifásico controlado de cuatro cuadrantes de operación para poder alimentar la maquina.
II. DESARROLLO.
DATOS:
ωnom = 1500 rpm (157 rad/s).
kv = 0.3 [V/rpm ]
If nom = 1 [A]
Ianom = 10A
La = 110 [mH]
Ra = 2 [Ω]
Lf = 50 [mH]
Rf = 100 [Ω]
J = 0.1 [kgm²]
1.- A partir de los datos de placa dados determine los valores detorque nominal Tn y constante de torque kT (Gfq *If).
El valor de momento de inercia J de la máquina es conocido, sin embargo el motor opera acoplado a más elementos rotatorios, cada uno con sus respectivos momentos de inercia equivalentes, los que son desconocidos. La inercia total equivalente es el parámetro más importante para el ajuste de lazo de control de velocidad. Comente como determinaríausted este parámetro en la práctica.
TE=Gfq*If*Ia
kt=Gfq*If=kv=0.3*602π=2.86[Nm/A]
Tn=2.86*10=28.6[Nm]
Para determinar la inercia total se puede desarrollar una prueba de frenado del motor para generar un Δ en un cierto instante de tiempo, luego durante ese mismo instante de tiempo medir la diferencia de torque ΔT asi, se obtiene la siguiente ecuación que representa a la inercia delsistema
ΔωΔT=J
2.- Explique brevemente el modelo dinámico de la máquina incluyendo el circuito de campo y armadura.
.
Figura 1 Esquema motor corriente continua
El estator es alimentado por el devanado de campo, lo cual crea un flujo simétrico respecto al eje de cuadratura en el entrehierro. Las bobinas del rotor giran junto con este y producen un campo eléctrico, y este a su vezproduce el torque eléctrico.
A continuación se muestra el modelo eléctrico de la maquina corriente continua.
Figura 2 Modelo eléctrico motor cc
A partir de este modelo podemos obtener las siguientes ecuaciones:
vf=RF*IF+LF*dIfdt
va=Ra*Ia+La*ddtIa+Vrot
Vrot=Gfq*If*ωr
Te-TL=jdωrdt
Te=Gfq*If*Ia
Estas son las ecuaciones dinámicas que rigen el comportamiento del motor. Se puedeobservar que el devanado de campo es independiente del devanado de armadura, no obstante la reacción del devanado de rotor a los efectos del devanado de campo es dependiente de este, sin embargo esta dependencia no es muy importante ya que es mayoritariamente compensada por los controladores.
3.- Usando los modelos simplificados (lineales) de la máquina y el convertidor, diseñe el controladorPI de corriente (continuo GC(s)) para obtener un ancho de banda de ωc =160π [rad/s] (80 Hz) con un amortiguamiento ζ=0.7. (Utilicé RLTOOL de Matlab).
Para controlar la máquina de corriente continua, se trabaja en la corriente de armadura, por lo tanto se necesita la función de transferencia en donde está involucrada esta variable.
Para el desarrollo de esto se considera Vrot igual a cero,...
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