bond graph _ 20-sim

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MÁQUINAS ELÉCTRICAS I BOND GRAPH EN 20-SIM APLICADA EN LA ELECTRICIDAD BOND GRAPH (Gráfcos de Un!n"

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Bond Graph _ 20-Sim

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CONTROL DE FRECUENCIAS Y DE TENSIONES

MQUINAS ELCTRICAS IBOND GRAPH EN 20-SIM APLICADA EN LA ELECTRICIDAD

BOND GRAPH (Grficos de Unin)ANTECEDENTES La ciencia y sus mtodos proveen respuestas a las interrogantes humanas sobre los sistemas y sus propiedades. Los mtodos cientficos se basan en la experimentacin, que consiste en la realizacin de ensayos sobre el sistema, en la observacin de las reacciones del mismo y en la obtencin de leyes dado su comportamiento, expresadas por lo general mediante el lenguaje matemtico.El mtodo experimental no siempre es viable ya que en algunos casos existen factores que limitan o impiden su aplicacin. Por ejemplo: costos, riesgos, experimento irrealizable (por inexistencia del sistema o incapacidad humana de experimentar). Una alternativa a la experimentacin directa sobre los sistemas es la experimentacin sobre su modelo.CARACTERICTICAS Es un lenguaje para la representacin de la transferencia de potencia dentro de un sistema.Es grfico.Se basa en el concepto de analoga.Supone los parmetros localizados en el sistema.Aparecen de forma explcita las relaciones de causa y efecto (causalidad).Permite construir de manera sistemtica los modelos matemticos clsicos.CONCEPTOS BASICOS DE BGLa metodologa de Bond Graph se basa en el anlisis y la caracterizacin de las transferencias de potencia que ocurren en el sistema [Genevive Dauphin-Tanguy, 2000.], as como del principio de causa y efecto o causalidad.En un sistema fsico cualquiera, la energa puede almacenarse, disiparse o intercambiarse. Cuando posteriormente se unen dos sistemas, aparece una transferencia de potencia entre ellos, sta se representa por una semiflecha que corresponde al enlace en Bond Graph,El enlace lleva dos variables puestas en juego para el clculo de la potencia, la direccin de la semiflecha corresponde a la direccin positiva de la potencia y a una de estas variables.

VARIABLES GENERALIZADAS PARA LOS DIFERENTES DONMINIOS FISICOS

ELEMENTOS BASICOS DE BGEstos elementos son llamados pasivos ya que pueden convertir la energa con la que se alimentan, ya sea disipada en forma de calor o almacenada. Se les llama 1-puerto, ya que se caracterizan por una ley escalar y reciben energa a travs de un nico enlace. Debido a que la energa es suministrada a los elementos, la semiflecha es orientada hacia elemento.

REPRESENTACION DE LOS ELEMENTOSUTILIDADECUACIONES PARA EL ELEMENTOR

ste es utilizado para modelar al fenmeno fsico que relacione la variable de esfuerzo a la variable de flujo del dominio fsico que se est considerando. El elemento R transforma la potencia suministrada a l en energa trmica disipada.CEl elemento C se utiliza para modelar al fenmeno fsico que relacione la variable de esfuerzo con la variable de desplazamiento del dominio fsico que se est considerando. El elemento C transforma la potencia suministrada a l en energa almacenadaIEl elemento I se utiliza para modelar al fenmeno fsico que relacione la variable de ujo con la variable de momento del dominio fsico que se est considerando. El elemento I transforma la potencia suministrada a l en energa almacenadaSe y SfEstos son los elementos que suministran energa al sistema, existen dos tipos de fuentes, aquella que otorga esfuerzo (voltaje, presin, fuerza) y la que otorga flujo (corriente, caudal, velocidad), denotadas Se y Sf respectivamente. La variable de esfuerzo o flujo proporcionada por la fuente es considerada independiente de la complementaria. Se o Sf : Entradas constantes no controladas o moduladas por variables externas

REPRESENTACION DE LOS ELEMENTOSUTILIDADMSe yMSfEntradas controladas donde M es por Modulacin por alguna variable de control externa.

Elemento Ideal (TF)TransformadorEste transformador no almacena o disipa energa (conservacin de la potencia). Un transformador se encarga de relacionar las variables de flujo-flujo y esfuerzo-esfuerzo. El transformador descrito en Bond Graph (TF) es capaz de representar un transformador elctrico ideal, un sistema de engranaje, un pistn hidrulico. Al existir conservacin de la potencia en TF (e1f1 = e2f2) se puede encontrar la relacin constitutiva, en variables generalizadas, para TF, stas tambin permiten definir m.m, no es constanteGirador (GY)En comparacin con el transformador, un girador establece relaciones entre flujoesfuerzo y esfuerzoflujo. Al igual que el transformador, ste no almacena o disipa energa. El girador de Bond Graph puede representar giroscopios mecnicos, sensores de efecto Hall, motores de C.D.r, no es constanteUnin 0Es conocida como unin de flujo unin de esfuerzo comn. Las relaciones que la caracterizan son: Igualdad de esfuerzos para todos los enlaces que tenga la unin. La suma algebraica de potencias es igual a 0.Unin 1Llamada tambin unin de esfuerzo unin de flujo comn. Las relaciones que la caracterizan son: Igualdad de flujo para todos los enlaces que tenga la unin. La suma algebraica de las potencias es 0.

CAUSALIDADEn Bond Graph se puede observar la forma en que la potencia se intercambia entre elementos y tambin permite que aparezcan de forma explcita, las relaciones de causaefecto y la estructura del clculo de ecuaciones caractersticas asociadas al modelo. Una forma sencilla de ver la causalidad es observando el intercambio de potencia entre dos subsistemas, y solo podran existir dos posibles situaciones:

a) El subsistema A suministra esfuerzo al subsistema B y este responda enviando flujo hacia A.b) A enva ujflo a B y este a su vez suministra esfuerzo a A.

Para representar estas relaciones de causaefecto en un modelo de Bond Graph, se coloca una marca en el bond (semiecha) llamada trazo causal el cual es una lnea horizontal con respecto al bond. El trazo causal se coloca cerca del elemento que recibe el esfuerzo y adems el trazo causal es independiente del sentido de la semiecha, como se muestra en la figura

EJEMPLOste ejemplo aborda un sistema que contiene dos dominios diferentes, tambin se considerar que ste que contiene elementos en causalidad derivativa y para este ejemplo se obtendr su modelo en espacio de estado. El sistema es ilustrado en la figura.

SOLUCION

SORFWARE 20-SIM

INTRODUCCION20-sim consta de dos ventanas principales y muchas herramientas.La primera ventana eselredactory el segundo es elsimulador.ElEditorse utiliza para introducir y editar modelos.Eleditorse abre automticamente cuando se inicia el 20-sim:

Editor de ecuaciones barra de tareasCuando se selecciona un modelo de ecuaciones, las ecuaciones correspondientes se muestran en laecuacin Editor.Una barra de botones especial, llamada labarra de tareas,es parte deleditor de ecuaciones.Labarra de tareas le ayuda a entrar en funciones, declaraciones, plantillas, etc

Declaraciones:haga clic en este botn para insertar expresiones then-else if-y ms.Funciones:haga clic en este botn para insertar funciones.Especialidades:haga clic en este botn para insertar funciones especiales.Operadores:haga clic en este botn para insertar operadores.Unidades:haga clic en este botn para insertar cantidades y unidades.Declaraciones:haga clic en este botn para insertar declaraciones de parmetros, variables y msConstantes:haga clic en este botn para insertar constantes predefinidas.

REA DE TRABAJO

SIMULACION DEL PROBLEMA Abrir 20-SIM

2. Construir el circuito a analizar utilizando el mtodo BG en el editor de trabajo.

3. Parametrizar los elementos usados en el circuito.

4. Luego proceder a simular, para analizar cada uno de los grficos.