Variador y controlador de un motor dc

VARIADOR Y CONTROLADOR DE UN MOTOR DC

. Martinez M José D, Ing. Salazar E Julio A, Ing. Citelly J Rosa C, Ing. Luquez B Jose A jodamar86@hotmail.com, jash1_1@hotmail.com, carolaine_12@hotmail.com, jocluque@hotmail.com

Resumen- El presente documento se lleva a cabo la implementación, simulación y análisis de uncircuito convertidor de corriente alterna a corriente directa (AC-DC) en configuración de puente trifasico asimétrico con carga resistiva inductiva (RL) la cual es un motor DC el cual controlaremos, implementando TCA785 para la generación de los pulsos, SCR´S y DIODOS, con protecciones a sobrevoltaje, sobrecorriente y temperatura; que cumplan con las premisas de diseño las cuales se calcularanseguidamente en el desarrollo de nuestro proyecto.
El diseño incluye la caracterización de un motor DC, haciendo pruebas en el laboratorio de voltaje contra RPM; el diseño del controlador y la etapa de potencia, y la respectiva simulación a través del software Circuit Maker; se comparan los resultados obtenidos en las simulaciones y los obtenidos teóricamente; posteriormente se realizaran tablas decomparaciones donde se obtendrán porcentajes de error de dichos datos y se elaboraran conclusiones al respecto.

Palabras claves: Convertidor AC-DC, Puente Asimétrico trifásico, SCR´S, Protecciones.

1. INTRODUCCION

El circuito a implementar en el diseño corresponde a un controlador para un motor DC (carga RL), que posee un rectificador AC-DC con topología de puente asimétrico trifásico queconsta de dos grupos de dispositivos de potencia de carácter controlable (SCR) y no controlable (diodo), el circuito controlador o de disparo y la etapa de protecciones.

Grafica 1 Esquema del diseño

El proceso de diseño se divide en secciones:

* Primero la caracterización del motor DC a implementar.

* Segundo, diseño y elección de dispositivos de control y potencia.

* Tercerodiseño y selección de protecciones y aislamiento galvánico.

* Cuarto simulaciones del diseño a implementar.

Finalmente se procede a mostrar los análisis y las pertinentes conclusiones a partir de los cálculos teóricos y simulados.

Algunas de las ecuaciones o expresiones principales a utilizar seguidamente durante el proyecto de laboratorio se muestran a continuación:

dVdt=0.63ITRMSC [18]

C>0.63 ITRMSdVdttriac [19]

R≥VPITSM [20]

VIP≥VP [21]

IFSM>VPRL [22]

VDRMSCR>Vcl>Vmáxlínea [23]

VLINEAmax<VDRMSCR [24]

Vvaristor(RMS)>Vlínea(RMS) [25]

ITRMS>Ifusible>IcargaRMS [26]

Vfusible>Vmaxlinea [27]

I2tfusible≤I2ttriac [28]

Tjmax-TA=PDRθjc+Rθcs+RθsA[29]

RθsA<Tjmax-TAPD-Rθjc+Rθcs [30]

IF(max)>If>IFT(min) [31]

RLED=V(MOC3010)-VFIF [32]

ROC=VPICO-Vtm-VPULSOIGT [33]

VDC=22παπVLineamaxSen wt dwt [34]

VDC=VLineamaxπ1+cosα [35]

Vndc=VDCVdm=0.51+cosα [36]

VRMS=Vlinea(max)21ππ-α+sen2α2 [37]

IDC (α) = VDCR (38)

Pero para esto debemos conocer el valor de αmin y αmax, el cual localculamos a través de la expresión:
Vid(α)=s*q*Vlinea(max)*cos⁡(α)2π
Calculando αmin, sabiendo que para este el Vid(α)=290V
cosα=2π*Vid(α)s*q*Vlinea(max)
cosα=2π*290V2*3*311V
cosα=0.9794
αmin=12.45°
Y αmax=150°

.1.3 Generador de Pulsos (TCA)

Premisas de diseño:
Vpulso≥10v
Isat≥75 mA
Tdisparo≥400 uS
Vrampa=10v
VS=15v

Condiciones de diseño:
VQ=Vpulso=VS
-10mA≤IGT≤400mAV10(max)=Vrampamax=VS-2v
Vrampamax≤VS-2v; VS≥V10+2
500pF≤Cramp≤1uF

2.1.3.1 RESISTENCIA DE LED

Partiendo del cálculo de la corriente de led se procede a hallar la resistencia de led.

Figura3. LED IF vs. VF.
IGT=50mA
IF=60mA
IF(max)>IF≤IGT
Segunla condición de diseño, tomamos el valor para IF=50mA

Figura 4. Optocoplador MOC3011
RLed=15-0.7-1.3V50mA
RLed=260Ω
Para la...