Sistemas de control de velocidad          de motores          Zulayka Arroyo          Paolo Arteaga          Belén Cevallos
• La combinación del motor, los tiristores  controladores y los componentes electrónicos  asociados se conocen como Sistem...
Motor Shunt dc• El devanado del campo está compuesto por muchas  vueltas de alambre delgado enrolladas alrededor de los  p...
• La corriente de campo puede encontrarse a partir  de la Ley de Ohm:  – Vs: Fuente de voltaje aplicado al devanado de cam...
• A medida que el motor comienza a acelerarse  comienza a inducir una FCEM debido a que  simultáneamente opera como genera...
• Dependencia que tiene la FCEM de la fuerza  del campo y la velocidad de rotación:  – Ec = kB (RPM)• La suma de las caída...
Variación de la velocidad de un motor               Shunt dc• Ajustando el voltaje (y corriente)  aplicado al devanado de ...
Control por tiristor de voltaje y        corriente de armadura• La fuente ac es rectificada para proporcionar potencia  dc...
Sistema de control de velocidadmonofásico y de media onda para un         motor Shunt dc                          A medida...
Velocidad del motor vs                                                        torqueLa habilidad del sistema de control de...
OTRO SISTEMA MONOFÁSICO DE CONTROL DE VELOCIDADLa potencia de ac de entrada es rectificada por un puente rectificador de o...
A medida que la FCEM disminuye , aumenta el voltaje disponible para cargarel capacitor C. Esto sucede debido a que el volt...
CONTROL REVERSIBLE DE VELOCIDAD   Algunas aplicaciones de control de velocidad en la industria requieren que la   rotación...
Se puede ver en esta figura que cuando están cerrados los contactos DIR, lacorriente fluye a través de la armadura de abaj...
El control de onda completa reversible sin utilizar dispositivos con contactoscon el circuito de la figura. La dirección d...
SISTEMAS OPERADORES TRIFÁSICOS PARA MOTORES DCEl sistema manejador trifásico más simple posible es el que está en la figur...
Sistema manejador trifásico sinconductor neutro. Los diodosrectificadores completan la malladel circuito de armadura.Duran...
EJEMPLO DE UN SISTEMA OPERADOR           TRIFASICO• La Figura nos muestra el diagrama  esquemático completo de un sistema ...
CONTROL DE VELOCIDAD DE LOS     MOTORES DE INDUCCION.• Los motores de inducción rotan a una  velocidad q es un poco menor ...
• En el control electrónico de velocidad de los  motores ac, la frecuencia del voltaje aplicado  al estator se varia para ...
Hay dos maneras de obtener un voltaje ac defrecuencia variable para un sistema operador deun motor ac:a) Cambiando potenci...
• Tanto los inversores como los convertidores se  construyen con SCR.• La siguiente figura nos muestra los tres  SCRson ce...
• De esta manera SCRA es cebado por su  circuito de control y un cierto tiempo después  es BLOQUEADO por dicho circuito. E...
• Después de una cantidad de tiempo igual, el  SCRC es BLOQUEADO, y el SCRA es cebado de  nuevo y se repite el ciclo. Pued...
• Si el SCR permanece en CONDUCCION  durante largo tiempo, la frecuencia efectiva  del estator es baja, la velocidad sincr...
• El funcionamiento de un convertidor de  frecuencia variable es basicamente la misma  que la de un inversor. La frecuenci...
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Sistemas de control de velocidad de motores

  1. 1. Sistemas de control de velocidad de motores Zulayka Arroyo Paolo Arteaga Belén Cevallos
  2. 2. • La combinación del motor, los tiristores controladores y los componentes electrónicos asociados se conocen como Sistemas de control de velocidad o sistema operador MOTORES DC – CARACTERÍSTICAS Y OPERACIÓN• Los motores dc son importantes en el campo industrial porque son más adaptables que los motores ac de campo rotatorio a sistemas de velocidad ajustable
  3. 3. Motor Shunt dc• El devanado del campo está compuesto por muchas vueltas de alambre delgado enrolladas alrededor de los polos de campo, que son núcleos de metal ferromagnético adheridos al estator de la máquina.• La alta resistencia del devanado de campo limita la corriente de campo a un valor razonablemente pequeño, permitiendo que pueda conectarse directamente a las líneas de alimentación dc.
  4. 4. • La corriente de campo puede encontrarse a partir de la Ley de Ohm: – Vs: Fuente de voltaje aplicado al devanado de campo. – Rf: resistencia dc del devanado.• El devanado de la armadura está constituido en el rotor cilíndrico de la máquina y la corriente es llevada desde y hacia él por medio de escobillas de carbón que hacen contacto con los segmentos del colector. Se constituye de pocas vueltas de alambre más grueso, de modo que su resistencia dc es baja.
  5. 5. • A medida que el motor comienza a acelerarse comienza a inducir una FCEM debido a que simultáneamente opera como generador.• La FCEM generada por el devanado de la armadura depende de dos factores: – La fuerza del campo magnético. A mayor fuerza de campo magnético, mayor FCEM. – La velocidad de rotación. A mayor velocidad, mayor FCEM.
  6. 6. • Dependencia que tiene la FCEM de la fuerza del campo y la velocidad de rotación: – Ec = kB (RPM)• La suma de las caídas de voltaje en el devanado de la armadura es igual a la FCEM sumada con la caída de voltaje resistiva IR, despreciando los efectos de las escobillas. – Vs = Ec + IARA
  7. 7. Variación de la velocidad de un motor Shunt dc• Ajustando el voltaje (y corriente) aplicado al devanado de campo. A medida que el voltaje de campo se incrementa , la velocidad del motor disminuye.• Ajustando el voltaje (y corriente) aplicado a la armadura. A medida que el voltaje de la armadura se incrementa , la velocidad del motor aumenta
  8. 8. Control por tiristor de voltaje y corriente de armadura• La fuente ac es rectificada para proporcionar potencia dc al devanado del campo. El SCR proporciona control y rectificación de media onda al devanado de la armadura. Cebando tempranamente el SCR el promedio de voltaje y corriente de la armadura se incrementan y el motor gira más rápido.
  9. 9. Sistema de control de velocidadmonofásico y de media onda para un motor Shunt dc A medida que le pot es movido hacia arriba crece la velocidad del motor. Esto sucede debido a que el voltaje de puerta respecto a tierra se hace una porción más grande del voltaje de línea ac permitiendo que el voltaje de puerta a cátodo alcance el voltaje de disparo del SCR más pronto en el ciclo. Relación entre velocidad y el ángulo de disparo. Se denomina realimentación de FCEM a la característica que tiende a estabilizar la velocidad del motor aún frente a cambios de carga.
  10. 10. Velocidad del motor vs torqueLa habilidad del sistema de control de velocidad para mantener lavelocidad del motor ligeramente constante frente a variaciones en lacarga se denomina regulación de carga
  11. 11. OTRO SISTEMA MONOFÁSICO DE CONTROL DE VELOCIDADLa potencia de ac de entrada es rectificada por un puente rectificador de ondacompleta, la corriente directa pulsante de salida y el voltaje pulsante de salidadel puente se aplica al circuito de control de armadura. También proporcionarealimentación de FCEM, y por consiguiente tiene una buena regulación decarga.Cuando el plot de ajuste de velocidad está posicionado de tal manera queproduce una velocidad al eje de 2000 rpm a un cierto torque resistivo. Si poralguna razón aumentase la carga, lo primero que el motor hace es bajar un pocosu velocidad para admitir más corriente de armadura. Cuando esto sucede, laFCEM de la armadura decrece un poco.
  12. 12. A medida que la FCEM disminuye , aumenta el voltaje disponible para cargarel capacitor C. Esto sucede debido a que el voltaje disponible para cargar elcapacitor es la diferencia entre el voltaje pulsante del puente y la FCEMcreada por la armadura.Con más voltaje disponible para cargar C, es natural que C se cargará máspronto al voltaje de disparo, de este modo aumenta el voltaje promedioentregado a la armadura. Esto corrige la tendencia del motor a girar más lentoy lo lleva de regreso prácticamente a la misma velocidad de antes.
  13. 13. CONTROL REVERSIBLE DE VELOCIDAD Algunas aplicaciones de control de velocidad en la industria requieren que la rotación de un motor sea reversible. La inversión de la dirección de rotación puede efectuarse de dos maneras: -Invirtiendo la dirección de la corriente de campo, manteniendo la misma dirección de la corriente de armadura. -Invirtiendo la dirección de la corriente de armadura, manteniendo la corriente la misma dirección de la corriente de campo.El contactor DIR se energiza al presionarel botón pulsador ARRANQUE DIRECTO.Mientras el contactor REV se encuentrafuera en este momento, el contactor DIRse energizará y enclavará gracias a sucontacto N.A. en paralelo con el botónpulsador. El operador puede entoncesliberar el botón ARRANQUE DIRECTO, y elcontactor energizado hasta cuando sepresione el botón pulsador PARADA.
  14. 14. Se puede ver en esta figura que cuando están cerrados los contactos DIR, lacorriente fluye a través de la armadura de abajo hacia arriba con estoproduce rotación en una cierta dirección (asumamos en el sentido de lasmanecillas del reloj). Cuando están cerrados los contactos REV, la corriente dearmadura fluye de arriba hacia abajo, de este modo produce rotación en elsentido contrario de las manecillas del reloj. La velocidad de rotación secontrola por el ángulo de disparo de los SCR.
  15. 15. El control de onda completa reversible sin utilizar dispositivos con contactoscon el circuito de la figura. La dirección de rotación está determinada por elcircuito de disparo que esté habilitado. Si está habilitado el circuito de disparodirecto, los dos SCR de la parte de arriba se cebarán en semiciclos alternativosde la línea ac, y enviarán corriente a través de la armadura de derecha aizquierda. Si está habilitado el circuito de disparo invertido, los dos SCR deabajo se cebarán en semiciclos alternados de la línea ac, y enviarán corriente através de la armadura de izquierda a derecha, como se indica.
  16. 16. SISTEMAS OPERADORES TRIFÁSICOS PARA MOTORES DCEl sistema manejador trifásico más simple posible es el que está en la figura.Aunque este sistema solamente proporciona control de media onda, escapaz de mantener continuamente flujo de corriente por la armadura. Puedehacerlo porque cuando una cualquiera de las fases es negativa, al menos unade las otras fases es positiva. Si una cierta fase está manejando laarmadura, al instante que cambia de polaridad, una de las otras dos fasesestá lista para entrar a operar.
  17. 17. Sistema manejador trifásico sinconductor neutro. Los diodosrectificadores completan la malladel circuito de armadura.Durante el tiempo que el voltaje delínea AB está manejando laarmadura, el camino del flujo de lacorriente es hacia debajo de lalínea A, a través del diodo Db haciala línea B. Cuando el voltaje delínea de está manejando laarmadura, la corriente dearmadura pasa a través del SCRB yel diodo Dc. En el instante que elvoltaje de línea CA está manejandola armadura, la corriente pasa através del SCRC, a través de laarmadura, y regresa a la línea A através del diodo Da.
  18. 18. EJEMPLO DE UN SISTEMA OPERADOR TRIFASICO• La Figura nos muestra el diagrama esquemático completo de un sistema operador trifásico. La potencia trifásica a 230 V, esta localizada por la parte superior izquierda de esta figura. A través de cada una de las tres fases
  19. 19. CONTROL DE VELOCIDAD DE LOS MOTORES DE INDUCCION.• Los motores de inducción rotan a una velocidad q es un poco menor que la velocidad sincrónica del campo rotatorio. La velocidad sincrónica del campo rotatorio esta determinada por el numero de polos del devanado del estator y de la frecuencia del voltaje ac aplicado.
  20. 20. • En el control electrónico de velocidad de los motores ac, la frecuencia del voltaje aplicado al estator se varia para cambiar la velocidad sincrónica.• El cambio en la velocidad sincrónica produce entonces un cambio en la velocidad del eje del motor
  21. 21. Hay dos maneras de obtener un voltaje ac defrecuencia variable para un sistema operador deun motor ac:a) Cambiando potencia dc en ac de frecuencia variable. Un circuito que puede hacerlo es denominado inversor.b) Cambiando potencia ac de 60 Hz en ac de frecuencia variable. Un circuito que pueda hacer esto es denominado convertidor.
  22. 22. • Tanto los inversores como los convertidores se construyen con SCR.• La siguiente figura nos muestra los tres SCRson cebados en secuencia , uno inmediatamente despues del otro. Cada SCR es cebado y luego BLOQUEADO por su circuito de control de disparo y bloqueo
  23. 23. • De esta manera SCRA es cebado por su circuito de control y un cierto tiempo después es BLOQUEADO por dicho circuito. En el instante que SCRA es BLOQUEADO, el SCRB es cebado por su circuito de control. El SCRB permanece en CONDUCCION durante el mismo tiempo que el SCRA estuvo en conducción ; luego es BLOQUEADO. En ese instante en que el SCRB es BLOQUEADO, el SCRC es cebado por su circuito de control.
  24. 24. • Después de una cantidad de tiempo igual, el SCRC es BLOQUEADO, y el SCRA es cebado de nuevo y se repite el ciclo. Puede verse que la frecuencia efectiva del voltaje aplicado a los devanados del estator puede variarse variando la cantidad de tiempo que un SCR es mantenido en CONDUCCION.
  25. 25. • Si el SCR permanece en CONDUCCION durante largo tiempo, la frecuencia efectiva del estator es baja, la velocidad sincrónica del campo rotatorio es baja, y el eje del motor gira lentamente. Si el SCR permanece en CONDUCCION solamente durante un corto tiempo la frecuencia del estator se aumenta y la velocidad sincrónica aumenta y la velocidad del eje del motor aumenta
  26. 26. • El funcionamiento de un convertidor de frecuencia variable es basicamente la misma que la de un inversor. La frecuencia del voltaje aplicada al estator se determina por la cantidad de tiempo que los SCR se mantienen en CONDUCCION.

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