proyecto_control de cruce por coseno

Facultad de Ingeniería

Ciudad Universitaria Cerro de Coatepec s/n C.P. 50100. Toluca México.

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Ingeniería Electrónica

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Control de fase para un motor de CD

Proyecto Final

Electrónica de Potencia I

Equipo 3

Elaborado por:

Jesús Martínez López

Denise Silva Abarca

Elida Florencio Martínez

Fecha: 13 de Enero 2012

Revisado por:

Ing. José Luis Ávila Núñez



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PROYECTO FINAL

Control de cruce por coseno para un motor de CD

OBJETIVO:

Diseñar circuito con etapa de control y de potencia para controlar un motor de CD, en el

que se empleé un rectificador de onda completa con SCR

INTRODUCCIÓN:

MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR:

Material

3 SCR S6025L5

3 Diodos de 3 Amperes

3 Capacitores de 22 nF poliester

3 resistencias de 1 MΩ

3 resistencias de 120 kΩ



1 potenciómetros 100 kΩ

6 TL081_Amplificador Operacional

Transformadores de pulsos

3 SN74LS123_Monoestable

1 motor de CD (9 volts)

3 Transformadores de 12 volts a 3 Amperes

3 Transformadores de 6 volts a 0.3 Amperes

3 TIP121_Transistor BJT Darlington

3 Capacitores 100 nF poliéster

9 Capacitores 100 nF cerámicos

3 Resistencias de 330 Ω

3 Resistencias de 100 Ω

3 Resistencias 1.8 kΩ



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Equipo

Fuente de alimentación: 5 Volts CD

Fuente de alimentación: ±15 Volts CD

Osciloscopio

MARCO TEORICO:

Principio del control de fase

El flujo de potencia hacia la carga, queda controlado, retrasado el ángulo de disparo del

tiristor T1, se muestra los pulsos de compuerta del tiristor T1, y las formas de onda de los voltajes

de entrada y salida.

Figura 1.- Principio del control de fase

Debido a la presencia del Diodo D1, el rango de control esta limitado y el voltaje rms efectivo de

salida, solo puede variar entre el 70.7 % y 100 %, el voltaje de salida y la corriente de entrada son

asimétricos y contienen una componente de C.D.

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DIAGRAMA A BLOQUES:

Figura 2.- Diagrama de Bloques

DESARROLLO:

Diseño de la etapa de control de cruce por coseno

Figura 3.- Circuito integrador para cada una de las fases

𝐼𝑛𝑡𝑒𝑔𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑎𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐺𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟

𝑑𝑒 𝑃𝑢𝑙𝑠𝑜𝑠 𝐶𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝐷𝑖𝑠𝑝𝑎𝑟𝑜

Vsinc

±𝑽𝒓𝒆𝒇

𝑆𝐶𝑅



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El circuito construido en el laboratorio

Figura 4.- Circuito integrador para cada una de las fases construido en el laboratorio

Los resultados obtenidos en el laboratorio con el osciloscopio

Figura 5.- Primera Fase Integrada Figura 6.- Las 3 Fases Integradas



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El circuito del comparador

Figura 7.- Circuito Comparador


Figura 8.- Circuito Comparador Construido



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Resultados obtenidos en el laboratorio

Figura 9.- Salida del Circuito Comparador Construido





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El circuito del monoestable:

Figura 12.- Circuito Monoestable


Figura 13.- Circuito Monoestable construido en el laboratorio



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Salida de cada uno de los monoestables

Figura 14.- Disparo generado por el Monoestable construido en el laboratorio

Circuito de disparo para la compuerta del tiristor

Figura 15.- Disparo generado por el Monoestable construido en el laboratorio



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Figura 16.-Circuito amplificador de pulso construido en el laboratorio


Figura 17.-Circuito amplificador de pulso construido en el laboratorio



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La salida del amplificador de pulso

Figura 18.-Pulso de Disparo amplificado por el TIP122 de cada una de las fases

El disparo que entrega el transformador de pulsos

Figura 19.-Forma de Onda del Pulso de Disparo entregado por el transformador primer fase



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Figura 20.-Forma de Onda del Pulso de Disparo entregado por el transformador segunda fase

Figura 21.-Forma de Onda del Pulso de Disparo entregado por el transformador tercera fase



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El diseño de la red de snubber que protegerá la compuerta del SCR contra el di/dt y dv/dt

Datos

(hojas de especificaciones)

Tc=125° C (temperatura de encapsulado)

Es = 600 V (voltaje pico)

fo = 60 Hz (frecuencia de línea)

Ip = 25 A (corriente rms del SCR)

=0.7 (porcentaje de sobreimpulso)

Se obtiene el punto A

⁄

Punto B = = 0.7

Por lo tanto, el punto C en la tabla de constantes de tiempo normalizadas de Snubber es

Se obtiene le valor de R a partir de:

Entonces:

Si RC= 2µs

C=128.2 nF



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Para determinar la inductancia despejamos L de:

√

L=15.91µH

El diagrama para la red de Snubber se muestra a continuación:

Figura 22.- Circuito de la red de snubber



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El circuito construido en el laboratorio de la red de snubber


El circuito del convertidor


X3S6025L

V3

Vout

X2S6025L

V1

+

-

D4

D1N5408

D3

D1N5408

V2

D5

D1N5408

X4S6025L

N



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El circuito completo del convertidor armado en el laboratorio

Figura 25.-Circuito completo del convertidor



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Las formas de onda de salida del rectificador:

Figura 26.-Forma de onda de salida del convertidor a distintos valores de α

Figura 27-Forma de onda de salida del convertidor a distintos valores de α

Figura 26.-Forma de onda de salida del convertidor a distintos valores de α



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Observaciones:

El circuito integrador practico funciona con una ganancia mayor a la unitaria

El comparador da una señal de salida mas nítida si el potenciómetro tiene una

impedancia mayor a los 50 kΩ

El circuito del monoestable SN74LS123N solo puede generar un pulso de salida

aunque las hojas de especificaciones digan que son 2 monoestables

independientes

Se deba de poner un capacitor pequeño para eliminar los picos que puedan

generar los monoestables

La resistencia que se encuentra en la carga en serie con el motor debe de ser de

menor impedancia a los 10 Ω pero con una potencia mayor a los 25 W

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