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TESIS DE GRADO Previo a la obtención del Título de

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1. A Figura l A 49 a IIA MIE AUT TM MAA cm CEEI ETETETT dy 10 V div uiteode dispar crador ode plas rado astable licaci n en la aras base de T7 3 de pulsos 93 1 1 RECTIFICADOR MUNOFASICO DE MEDIA ONDA igura 7 8 Resultados del Convertidor para la conexi n monof sica de media onda a Voltaje en la carga b Corriente en la carga Escala horizontal 2 ms div Escala vertical a 50 V div b 50 mV div A T 94 1 2 RECTIFICADOR MONOFASICO DE ONDA COMPLETA TIPO FUENTE Figura 7 9 Resultados del Convertidor para la conexi n monof sica completamente controlada tipo puente carga R L a Voltaje en la carga b Corriente en la carga Escala horizontal 2 ms div Escala vertical a 50 V div b 50 mV div 95 Figura 7 10 Resultados del Convertidor para la conexi n monof sica completamente controlada Carga R L Con diodo de paso libre a Voltaje en la carga b Corriente en la carga Escala horizontal 2 ms div Escala vertical a 50 V div b 50 mV div 96 y 1 3 RECTIFICADOR TRIFASICO DE MEDIA ONDA Figura 7 11 Resultados del Convertidor para la conexi n trif sica de media onda carga R L a Voltaje en la carga b Corriente en la carga Escala horizontal 2 ms div Escala vertical a 50 V div b 50 mV div 97 2 1 4 RECTIF
2. 179 Figura 10 26 Vista Externa del Med idor de Angulo INSTRUCTI VOS APEND Q PARA En L D MANTEN ENTO 181 El equipo consta de varias secciones a saber Transformadores de poder fuentes circuitos de fuerza circuitos digitales de modulaci n de pulsos y de medici n de ngulo de disparo 103 circuitos de disparo Y circuitos de realimentaci n Una falla en los transformadores de poder se comprobar a midi ndole el voltaje de los secundarios dispuesto3 en l panel frontal inferior una vez encontrada la fase con problema se busca el fusible correspondiente en el tablero de fusibles ubicado en la parte posterior del equipo Las fuentes de voltaje DC tienen protecci n al tablero de fusibles siendo esta3 fuentes de sencilla construcci n se encontraria r pidament l elemento con falla midiendo el voltaje de salida del transformador de la fuente y el voltaje de salida de sta Las fuentes de 15 y 15 voltios fueron las m s sensibles principalmente su IC S reguladores Los disposici n de los elementos en las tarjetas adem s del dise o de los circuitos impresos de las mismas se ilustran en las figuras del ap ndice C Los circuitos de fuerza est n constitu dos por los tiristores y diodos de potencia stos pueden en alg n momento cortocircuitarse o quemarse Al ocurrir esta falla el interruptor ac a la e
3. T La se al rampa tiene como caracter stica una recta con pendiente positiva para el gr fico de voltaje versus tiempo durante el semiciclo positivo del voltaje aplicado al tiristor esta se al es la que determina que el ngulo de disparo var e linealmente con el voltaje de control aplicado al terminal T9 39 E Cuando el voltaje de la Onda cuadrada es cero se carga el y ndensador de 22uf la corriente en la base de T2 disminuye con el tiempo y as se genera la se al rampa en el colector de T2 Se permite mediante el reostato de 1K tener una variaci n en la rampa entre 0 y 15 voltios el capacitor se descarga a trav s de T2 cuando este se satura y 24V o Oluf 2 2uF eS CUELA SUR Figura 3 4 Comparador y Generador de Pulsos 3 COMPARADOR Y GENERADOR DE PULSOS El instante en que se debe producir el pulso de disparo es determinado por el comparador se realiza la comparaci n entre la rampa y el voltaje de control aplicado a T9 y el comparador indica el instante en el que ambos voltajes tienen el mismo valor absoluto ya que la rampa var a entre 0 y 10 voltios y el voltaje de control entre 0 y 10 voltios 40 Cuando ambas se ales tienen el mismo valor absoluto el transistor T3 se satura provocando que se carguen r pidamente los condensadores Cl y C2 a trav s de T3 y T4 respectivamente al saturarse T3 provoca
4. el doble lazo cerrado esta caracter stica ofrece un excelente funcionamiento especialmente durante el arranque del motor a voltaje nominal Se permite adem s ajustar el l mite m ximo de corriente variando el valor de la resistencia RXI en la cual es aplicada el voltaje de referencia de corriente se escogi un potenci metro de valor tal que permita una variaci n de 1 a 10 amperios de corriente en el motor LAZO DE REALIMENTACION DE VELOCIDAD Este consta principalmente de un transductor de velocidad acoplador de impedancias yv un controlador proporcional e integral El lazo de velocidad permite mantener el valor de velocidad constante independiente de la carga y sera un valor fijado por una referencia escogida por el usuario El transductor usado es un tacogenador acoplado al motor el convierte la se al de velocidad en una se al de voltaje El tac metro genera 24 voltios por cada 1000 rpm se emple un divisor de voltaje y luego se la pas por un acoplador de impedancias fue necesario adem s incluir filtro RC para eliminar ruidos provenientes del tac metro que afectaban al circuito de disparo El acoplador de impedancias usado es un OP AMP no inversor con ganancia unitaria 67 Para este lazo se escogi como control de velocidad un 3 controlador proporcional integral el cual nos proporciona i una respuesta r pida y un error de estado estable igual a cero la acci n de control d el controlador
5. Con diodo de paso libre Resultados del Convertidor para la conexi n trif sica de media onda carga R L Resultados del Convertidor para la conexi n trif sica completamente controlada a l grados Resultados del Convertidor para la conexi n E trif sica completamente controlada a 60 grados Tablas de Datos Lazo Abierto Gr fico de Velocidad w versus corriente de armadura la Lazo abierto conducci n discontinua Gr fico de Velocidad w versus corriente de armadura la Lazo abierto conducci n continua Tabla de Datos Lazo de Corriente Corriente de armadura versus velocidad Lazo de realimentaci n de corriente Potencia de entrada al motor versus velocidad Lazo de Realimentaci n de corriente Tabla de Datos Lazo de Velocidad Velocidad versus corriente de armadura Lazo de realimentaci n de velocidad Tabla de Datos Lazo de Voltaje T23 Voltaje de armadura versus corriente de armadura lazo de realimentaci n de voltaje de armadura del 7 26 Resultados del Medidor del Angulo de Disparo 116 Resultados del Medidor del Angulo de Disparo Conexi n F sica del Rectificador Monof sico de Media Onda Conexi n Fisica del Rectificador Monof sico de Onda Completa con toma central Conexi n Fisica del Rectificador de Onda Completa Tipo Puente Conexi n Fisica de 1 Rectificador Trif sico de HE a e a 140 Conexi n F sica del Rectificador Trif sico Vista del
6. circuito impreso se encuentra en la figura 10 25 y la disposici n de los elementos en la figura 10 24 Desde la figura 7 24 hasta la figura 7 27 se muestran las formas de ondas obtenidas en este circuito y ayudados con la figuras explicativas de todas las etapas de este circuito expuestas en el cap tulo 6 se podr determinar la causa de una falla en el circuito se recuerda aqu que el POT de 500 K me da la diferencia de la lectura 18 a 38 y que adem s existe un potenci metro de 10 K que me da la frecuencia apropiada del reloj del circuito Los circuitos de realimentaci n est n montados en una sola tarjeta En las figuras 5 5 yvy 5 6 ilustran el circuito correspondiente La disposici n de los elementos se muestra en la figura 10 13 y el dise o del circuito impreso en la figura 10 14 Una falla en los circuitos de realimentaci n se detecta cuando falla el control sobre el motor DC 185 Para localizar una falla se pueden Seguir los siguientes pasos L s Ha Energizar el equipo Cualquiera de los terminales M del panel externo superior queda conectado al terminal I del circuito de realimentaci n al habilitar el interruptor monof sico para la carga para esta pruebas no deben haber ninguna coneccion adicional en el panel a las que se indican aqu Poner entonces una se al de O V en el terminal M la cual puede ser de la bornera COMUN En el terminal T7 la salida
7. el cual se coloca en el terminal T5 para el caso de doble lazo cerrado con realimentaci n de voltaje de armadura oluF se E y ura 5 6 Circuito de Realimentaci n de Velocidad o Voltaje de Armadura CAPITULO VI MEDICION DIGITAL DEL ANGULO DE DISPARO Pulso de Disparo Generador 160 l de onda B dor Diterenciador Cuadrada Proporcional A a Red Desfasadora Contadores DISPLAY Contadores Circuitos de Reloj para Mostrar en Display la Salida de los Contadores Refrescamlento Decodificador de 7 SEGMENTOS Ralo de los Contadores 6 1 Diagrama de Bloques del Circuito 6 2 REQUERIMIENTOS Para las pr cticas que se realizan en laboratorio se requiere hacer la medici n del ngulo de disparo de los tiristores E acto que se realiza con el osciloscopio Se encomend realizar un medidor del ngulo de disparo que se incluya en el equipo IS ii el cual deb a de ser digital y con la precisi n de un decimal Se realiz entonces el mencionado medidor el cual muestra su lectura en cuatro displays este equipo hace una lectura real del ngulo es decir se considera desde el inicio de la onda senoidal o sea desde cero grados hasta la generaci n del pulso La informaci n de ceros grados la obtenemos mediante un transformador cuyo primario est conectado a
8. 39MO O oo O O 00 o I 7 A EE A 1 iS o05b0s0d0 00 oodooooo O t 1 D e _ O o o OO 1 gura 10 14 Circuito Impreso de la Tarjeta 6 168 Figura 10 15 Foto de la Tarjeta 7 o 3 3 uf a u13 JS otamo 3 34 F Oov Sil 0 ol jo 5V elrJe OTEO 33uF 8 113 HUMO O 33 uf ofo CHEO AE 10 21Nv Q 0000000 oldo MS INV 7414 omo or O rara 7 Jf e 125 5 y aljo SO GIB aaO os G2A Aajo O O O 0669690 00 oo OS 0000000 OO 228 c3a O OO O O Ey e es O ORO 2 25 0 sa O ORO 48 OO O 2x0 OCHO ci om O Rar3 0000000 O ZKO DA Ta RAF4 ssa O e G SB 0 LZK O Oo RAF5 T6 sea O OTHO er RAF6 LZK 2 Ol 225 O i css O 5 T2 J O Rare O octo 0 RAFI 123 A Figura 10 16 Disposici n de los Elementos de la Tarjeta 7 170 Figura 10 17 Circuito Impreso de la Tarjeta 7 Figura 10 18 Foto de la Tarjeta 8 Figura 10 19 Foto de la Tarjeta 9 172 173 BIBLIOTECA Figura 10 20 Foto de la Tarjeta 10 174 NPN 2A igura 10 21 Disposici n de los Elementos de la Tarjeta 10 Figura 10 22 Circuito Impreso de la Tarjeta 10 175 176 Figura 10 23 Foto de la Tarjeta 11 177 7 o P Jd Doug O O 1000000 0000000 0000000 000000 sB 143 E 0 y eg oo ocelo O GOTO OOOO O Figura 10 24 Disposici n de los Elementos de la Tarjeta 11
9. S M ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de Ingenieria El ctrica DISE O Y CONSTRUCCION DE UN EQUIPO DIDACTICO PARA EL ANALISIS EXPERIMENTAL DE CONVERTIDORES AC DC Y SISTEMAS DE CONTROL DE VELOCIDAD PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA TESIS DE GRADO Previo a la obtenci n del T tulo de INGENIERO EN ELECTRICIDAD Especializaci n ELECTRONICA Presentada por ROBERTO DILLON LEON Guayaquil Ecuador 1 993 AGRADE C M ENTO Al ING ALBERTO LARCO Director de Tesis por su ayuda y colaboraci n para la realizaci n de este trabajo ING ALBERTO LAR Director de DECLARACION EXPRESA La responsabilidad por los hechos ideas y doctrinas xpuestos en esta tesis me corresponden exclusivamente y el patrimonio intelectual de la misma a la ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Reglamento de Ex menes y T tulos profesionales de la ESPOL Nombre y firma del autor IWA ES LARCO DIRECTOR VE TES fpu ING NORMAN CHOOTONG CH INO WASHINGTON ME INA M MIEMBRO TRIBUNAL MXEMBRO TRIBUNAL RESUMEN El objetivo de esta Tesis es la construcci n de un equipo de control de tiristores a base de la variaci n del ngulo de disparo este equipo permitir el estudio y aplicaci n que poseen los convertidores est ticos basados en el uso de tiristores y su aplicaci n al control de un motor de corriente cont
10. considerando realimentaci n este vo taje sera la referencia 33 de corriente de velocidad o de voltaje de armadura seg n sea el caso 15 Poloridad Figura 2 5 Circuito de Control de voltaje VX CAPITULO 111 CIRCUITOS DE DISPARO Loe circuitos de disparo est n dise ados y ajustados para que el ngulo de disparo var e linealmente con el voltaje de A control que este presente en el terminal T9 del tablero y que pr PE para el caso de lazo abierto ser el voltaje de referencia X este es un voltaje DC que est presente en el terminal Tl su valor se varia con el potenci metro de REFERENCIA Para el caso de realimentaci n el voltaje de control presente en el terminal T9 del tablero ser el voltaje Vci proveniente del controlador de corriente es decir del terminal T8 para cualquiera de los dos casos la variaci n del voltaje en T9 desde 0 a 10 voltios produce una variaci n en el ngulo de disparo 0 a 180 grados Los pulsos de disparo tienen la potencia y duraci n necesarias para lograr el buen encendido del tiristor mas al igual que el equipo ingl s se dispuso de r fagas de pulsos para disparar los tiristores para esto se trabaj con circuitos TTL se usaron los pulsos de disparo para disparar monoestables cuyas salidas modularon una rafaga de pulsos la cual finalmente ingresa a un circuito amplificador Los circuitos de disparo so
11. d 10 V div tura 7 25 Resultados del medidor de ngulo de disparo a Pulso de disparo generado b Salida del diferenciador c Salida del OP AMP IC 6B d Se al cuadrada proporcional a alfa Escala horizontal 2 ms div scala vertical a 10 V div b 5 V div c 20 V div d 20 V div A A e e e a e 0 aa aj Q b 0 c Q Figura 7 26 Resultados del medidor de ngulo de disparo a Se al cuadrada proporcional a alfa b Salida del generador astable c Se al multiplicaci n en la puerta AND Escala horizontal 1 ms div Escala vertical a 5 V div b 5 V div e 5 V div 116 117 a 0 b 0 c a Figura 7 27 Resultados del medidor de ngulo de disparo a Se al cuadrada proporcional a alfa b Salida del circuito diferenciador c Salida del transitor Q6B Escala horizontal 1 ms div Escala vertical a 5 V div b 5 V div c 5 V div 118 F del circuito diferenciador la tercera se al es la salida del transistor Q6B que nos da un flanco descendiente en 360 720 grados o sea en cada inicio de ciclo 13 1 PRUEBAS DEL TRANSFORMADOR CONSTRUIDO Anteriormente s mencion la existencia de los transformadores de fuerza del equipo llamados transformadores A B C Estos transformadores fueron dise ados para el uso con los bancos de resistencias xistentes en el Laboratorio de Controles Indust
12. debe ser O V Y en el terminal T8 la salida debe ser 11 4 Vde Cambiar ahora a una se al de 15 Vde en el terminal M Se recuerda aqu que tenemos une fuente DC de voltaje variable en el terminal T envovoltajesevaria con el potenci metro REFERENCIA y cuya polaridad se puede variar con el switch POLARIDAD La sal ida en el terminal T 7 debe ser 13 6 Vdey en el terminal T8 debe ser 0 7 V Poner ahora una se al de 0 V en el terminal T5 La salida en el terminal T2 debe ser O V y en el terminal T6 debe ser 0 7 V Conectar en el terminal T5 una se al 15 Vdc La salida en el terminal T2 debe ser 13 6 Vde y en el terminal T6 debe ser 0 7 v En caso de no cumplirse una de estas condiciones debe reemplazarse el OPAMP correspondiente es de mencionar que en estos pasos no se alcanza a probar el OPAMP del controlador de velocidad BIBLIOGRAFIA BOYLESTARD R NASHELSKY L Electronio devices and circuit theory Prentice Hall New York 1978 DORF R Sistemas autom ticos de control Teoria y pr ctica Fondo Educativo Interamericano M xico 197 7 HAROLD W GINGRICH M quinas el ctricas transformadores y controles GENERAL ELECTRIC SCR MANUAL Fifth edition General Electric New York 1972 COUGHLIN R Operational Amplifier and Linear Integrated Circuit 1977 MANUAL DEL MAWNDSLEY S EDUCATIONAL THYRYSTOR DRIVE Dursley England 1978 KUO B Automatic Control System Third edit
13. por esto se conecta en el terminal 11 el positivo y en el 12 A el negativo Luego regresa con el potenci metro 142 REFERENCIA a velocidad cero y realizar las experiencias citadas haciendo las siguientes conexiones LAZO CERRADO DE CORRIENTE Polaridad positiva Switch hacia arriba voltaje negativo Tl gt T7 T8 gt T9 LAZO CERRADO DE VELOCIDAD Y CORRIENTE DE ARMADURA Polaridad negativa Switch hacia abajo voltaje positivo Tl gt T2 T4 gt T5 T6 gt T7 TB gt T9 LAZO CERRADO DE VOLTAJE Y CORRIENTE DE ARMADURA Tl gt T2 T3 gt T5 T8 gt T7 T8 gt T9 CONE XION DE ENERGIA Sa Sb Sec Sal gt e CONEXION DE PULSOS P6 PI GI Pa P2 gt 62 PS P3 gt 63 PS P4 gt G4 PI PS gt G5 P2 P6 gt G6 Figura 9 5 Conexi n Fisica del Rectificador Trif sico completamente controlado a n p Me 20 3 0 4 0 5 O A Ft Al Fl 60 TABLERO TABLERO PRINCIPAL DEL TO MOTOR GENERADOR A2 F2 A2 T2 Fa O O 0 0 80 90 1900 Figura 9 6 Conexi n Fisica del Motor al Tablero Principal 145 Figura 9 7 Vista del Equipo e pr ctica con el Motor onstruido us ndose para la ienerador APENDICE C DIAGRAMA GENERAL DEL EQUIPO 147 El equipo posee su circuiteria dispuesta en varias tarjetas A continuaci n se ilustran los nombres de las tarjetas y part
14. que fue propuesto con el objeto de aumentar la capacidad de observaci n de las experiencias que se pueden realizar en el laboratorio de controles industriales electr nicos En el ap ndice A pueden obtenerse las caracter sticas 120 t cnicas del equipo Patos del tiristor utilizado listado general de los componente3 electr nicos de la circuiter f del equipo En el ar ndice B consta el mammal del usuario en el que s dan las instrucciones A seguirse para asegurar el correcto funcionamiento del equipo tambi n se incluye una foto en la que se puede apreciar una de las pr cticas que se efectuaban con el equipo constru do Cabe mencionar que el equipo fue observado por espacio de cuatro meses siendo usado sin problemas por los estudiantes para las pr cticas desde principios de Junio de 1991 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES 1 Durante el tiempo desde lacuiminaci n del trabajo y puesta en uso el equipo del laboratorio ha sido sometido a diferentes y extremas pruebas indicando esto una alta confiabilidad de los materiales y la circuiter a empleada en la Tesis Las medidas de protecci n tomadas en el equipo a trav s del tablero de fusibles externos he ido cumpliendo su objetivo a medida que el caso lo ha requerido La inclusi n del medidor digital del Angulo de Disparo ha hecho m s simples las pr cticas en la medida esperada La limitaci n de la co
15. 20 V div O b o c 0 d 0 Figura 7 6 Resultados del circuito de disparo a Salida del generador de pulsos b Salida del inversor e Salida del one shot d Salida del generador astable n p Escala horizontal 5 ms div Escsla vertical a b c d 10 V div 10 V div 10 V div 10 V div 90 91 2 PRUEBAS DEL EQUIPO COMPLETO Se realizaron las siguientes pr cticas para probar el funcionamiento correcto del equipo 1 Rectificador monof sico de media onda mo i Rectificador monof sico de onda completa tipo puente 3 Rectificador monof sico de onda completa con toma central 4 Rectificador trif sico de media onda 5 Rectificador trif sico de onda completa 7 Control del lazo abierto de velocidad de un motor DC 8 Control de lazo cerrado de corriente de un motor DC 9 Control de doble lazo cerrado de velocidad de un motor DC 10 Control de doble lazo cerrado de voltaje de armadura de un motor DC 1 RECTIFICADORES En estas pr cticas se han realizado para configuraciones no controladas semi y totalmente controladas con cargas R R L y con diodo de paso libre De algunas de estas experiencias de tomaron fotos de las formas de ondas de los voltajes y corrientes en la carga Debemos recordar aqu que nuestro transductor de corriente es una resistencia de 0 18 ohmios que experimentalmente daba un valor de 0 2 V A
16. Equipo constru do us ndose para la pr ctica con el Motor Generador 10 1 Posicionamiento de Tarjetas en el Equipo 153 10 2a Diagrama General H 1 10 2b Diagrama General 2 Foto de la Tarjeta Disposici n de los Circuito Impreso Foto de la Tarjeta Disposici n de los GWELA SUND INTRODUCCION En el laboratorio de Controles Industriales Electr nicos SC realizan pr cticas que permiten que el estudiante haga un v nculo entre la teor a asimilada durante los a os de estudioy la electr nica de potencia con que se va a encontrar en la industria experiencias relacionadas con el manejo de potencias mayores e mediante sistemas de control de pocos voltio amperios Algunas de las experiencias se efectuan en circuiterias armadas por los propios estudiantes y otras se efectuan en el equipo Ingl s Mawdley s Educational thiristor drive el va es un banco en el que se realizan varios tipos Je convertidores est ticos monof sicos o trif sicos e n el que los estudiantes estudian la aplicaci n de los ti ristores y controladores electr nicos en la industria trabajando en el hasta 6 estudiantes a la vez Como una manera de solucionar el problema de fal ta de equipo de laboratorio para realizar experiencias para darle al estudiante mayor oportunidad de trabajo se me propuso como tema de tesis la INVESTIGACION y CONSTRUCCION deun banco similar al equipo Ingl s que incluya
17. VF l C o MTL Figura 5 1 Modelo de un Motor DC JA 10904 TSp S Top sanboTg sp euelserq er LS 1 G emg gt O j Toaguon Sp ewags E ALIMENTACION Referencia de Velocidad o Voltaje Controlador Circuito de Puente de de Corriente Disparo Tiristores Controlador de Limites de Velocidad o Corriente Voltaje Realimentaocion de Corriente Divisor y Filtro de Voltaje Divisor y Filtro de Velocidad FILTRO m 89S 59 La velocidad de un motor DC est definida por Va Rala Entonces si variamos la velocidad del motor variando el voltaje de alimentaci n de la armadura Va para hacer este control podemos utilizar una configuraci n en lazo abierto o en lazo cerrado Para efectuar una pr ctica de lazo abierto simplemente se conecta la salida del voltaje de referencia que est en el terminal llamado Ti al T9 por el cual ingresa ya al circuito de control Para un sistema de lazo abierto la velocidad del motor se la var a tan solo mediante la variaci n del voltaje del terminal Tl mediante el potenci metro REFERENCIA con lo se var a el ngulo de disparo de los Tiristores que conforman el rectificador variando as el voltaje de alimentaci n a la armadura En un sistema de Lazo cerrado se realimenta una muestra del par metro de la m quina a ser controlado mediante una red de realimentaci n hacia el sistema de control As se
18. armadura del motor depender n de la carga acoplada 100 La Figura 7 15 muestra la caracter stica de velocidad versus corriente de armadura para el caso de conducci n discontinua se puede apreciar que la velocidad disminuye r pidamente al aumentar la corriente de armadura Para obtener una conducci n continua del motor se conect una inductancia de 312 mH en serie con la armadura En la figura 7 16 muestra la caracter stica de velocidad versus corriente de armadura comparando que la variaci n de la velocidad es menor comparada con el caso de conducci n discontinua Ambos gr ficos han sido obtenidos con los datos mostrados en la figura 7 14 CONTROL DE LAZO CERRADO DE CORRIENTE Para obtener la se al de corriente 8e utiliz una resistencia de 0 18 ohmios 15 vatios conectada en serie con la armadura del motor siendo este el transductor de corriente En el cap tulo 5 figura 5 5 se ilustr el circuito de realimentaci n de corriente 3 la referencia negativa de 0 a 13 5 voltios produce una variaci n de voltaje a la salida del controlador que va de 10 a 0 voltios de tal manera que el motor arranca con el ngulo de disparo m ximo y un voltaje de alimentaci n peque o Antes de 101 LAZO ABIERTO CONDUCCION DISCONTINUA la A w rpm 1 900 1 520 T 2350 1 050 LAZO ABIERTO CONDUCCION CONTINUA 7 14 Tabla de Datos Lazo Abierto 102 Ve o
19. clear de los contadores PIN 3 5V 45V Q6A 330 Figura 6 5 Generaci n del Clear de los Contadores T7 720 al 1 I t i i t i I 1 1 l i z A 1 720 la abieneci n del Clear de los Figura 6 6 Se ales rara Contadores a Se al cuadrada del transistor Q6A b Salida del diferenciador c Salida del Diodo D6A d Salida del transistor Q6B 78 gt Para alimentar el reloj de circuito latch se usa la salida del transistor Q6A despu s de haberla pasado por algunas etapas las cuales se detallan a continuaci n y cuya formas de onda se puede visualizar en la figura 6 8 Esta se al cuadrada entra a la base de un transistor Q6C el cual trabaja en corte y saturaci n luego por un circuito diferenciador y despu s por un diodo D6B hasta aqu tenemos una se al la cual es un impulso positivo cada alfa grados y el resto del tiempo es cero esta se al la invertimos colocando la en la base de un transistor Q6D y de esta manera en vez de impulsos positivos tendremos flancos descendentes que m dispar n un circuito monoestable se trata de un 555 IC 6E y el tiempo de duraci n del pulso de salida es 1 1 RC en donde se escogi los valores de R y de tal manera que el producto sea un segundo as es que la duraci n del pulso ser de 1 1 segundo y esta se al ser la que alimen
20. proporcional a la velocidad a la que esta girando el motor para una velocidad de 2500 rpm proporciona una salida de 60 voltios DC La caracter stica del lazo se muestra en la figura 7 21 en la que se ha graficado la velocidad versus la corriente de armadura para diferentes valores de carga acoplada a partir de los datos mostrados en la figura 7 20 se ajust la velocidad a 2500 rpm con una corriente de armadura inicial de 0 5 amperios y se aument gradualmente la carga del motor hasta un valor de 7 amperios de corriente 108 de aqu se observa que la velocidad es un valor constante sin importar la variaci n de la carga y la magnitud de esta velocidad depende del nivel de referencia fijado La salida del controlador de velocidad sirve de referencia al controlador de corriente se ajust en esa experiencia el valor l mite de corriente a 7 5 amperios y al aumentar la carga del motor la velocidad se manten a en 2500 rpm hasta un valor l mite de 7 5 amperios pues aumentando m s la carga la velocidad comenz a disminuir para de esta manera compensar el aumento del torque de carga Para este lazo se observo la experiencia de variar la respuesta del sistema variando para esto la ganancia del controlador de velocidad esto lo hacemos mediante un potenci metro de 100 K dispuesto en el panel frontal As por ejemplo se observa que al disminuir la ganancia del controlador de ve
21. se al de error Como vemos una gran variedad de rectificadores controlados pueden ser constru dos y cada uno puede ser clasificado de 2 Maneras puede ser clasificado de acuerdo al numero de fases de la fuente de voltaje alterna suministrada Oo podr a ser clasificada de acuerdo al n mero de pulsos de corriente que pasan a trav s del circuito de de carga durante un ciclo de la fuente de voltaje Hablaremos entonces aqu de cuatro diferentes tipos de rectificadores 4 1 RECTIFICADOR MONOFASICO DE MEDIA ONDA Los rectificadores de media onda poseen un dispositivo rectificador en cada l nea de alimentaci n y tienen una neutro como retorno de corriente En la figura 4 1 se ilustra el Rectificador monof sico de media onda se indica la forma de onda de voltaje en la carga y en el tiristor para un ngulo de disparo comprendido entre 0 y 90 grados 1 2 RECTIFICADOR MONOFASICO DE ONDA COMPLETA Los rectificadores monof sicos de onda completa son en realidad dos conexiones de media onda en serie una de ellas lleva la alimentaci n de corriente a la carga y la otra realiza el retorno de la corriente directamente a la alimentaci n A C sin necesidad de neutro En la figura 4 2 se muestra un circuito de rectificaci n monof sica de onda completa Aqu se utilizan cuatro tiristores para obtener control completo sobre el puente rectificador se indica adem s la forma de onda de voltaje de aliment
22. secundarios de 20 loe transformadores de fuerza en la seccion frontal inferior Estas l neas poseen tambi n resistenciae de 0 75 ohmios 10 W que tienen igual finalidad que la explicada anteriormente Loe terminalea desde P1 a P6 son puntos de ealida procedente del circuito de control en ellos est n loa pulsos de dieparos desfasados 60 grados Estos pulsos deber n ser ingresados nuevamente a los terminales G1 a G6 dependiendo de los requerimientos de la configuraci n a construirse en la pr ctica del laboratorio es importante conocer que estos G no son los gate f sicos de los tiristoree sino las entradas de unas puertas l gicas de tecnolog a TTL Los terminales G color rojo sirven para observaci n de la se al r faga de pulsos resultante para el tiristor respectivo El medidor digital del ngulo de disparo esta dispuesto en la parte superior izquierda del tablero de conecciones y est conectado para hacer la medici n solo para la faee A Un switch situado sobre los displays nos permite seleccionar para lectura monof sica 0 trif sica El potenci metro denominado REFERENCIA varia un voltaje DC de control presente en el terminal Tl mediante el cual variar el ngulo de disparo BIE En Figura 1 2 Vista Frontal Superior Un switch llamado POLARIDAD permitir cambiar la polaridad el voltaje de control Este switch deber estar hacia ouando se utiliza un control de lax
23. v 1A 8K3674 969 15 w 35 v 15 v 14A Para la fuente de 40 VDC 0 5 Amp como se quer a un rizado menor al 5 y se us un rectificador de onda completa usando las relaciones del ap ndice B referencia 1 con r 0 05 Vee 0 92 Vm Vm Vec 0 92 40 0 92 43 5 V Vs Vm 42 43 5 12 30 8 V Vs es el voltaje rms del secundario del transformador usado En la misma referencia 1 ap ndice B tenemos en 14 7c 2 4 Icc Vr rms Vr rms TT Y r TT x 100 tenemos c vcc 2 4 Icc 2 4 x 500 C x 100 x 100 600 uf Vcc x r 40x5 Para la fuente de 35 V 0 5 Amp Vm 35 0 92 38 V VS 38 42 26 9 V 2 4 x 500 c x 100 685 7 uf 35 5 30 Para la fuente de 5 voltios se uso un rectificador de onda completa y tambi n un circuito regulador ECG 960 el cual provee un voltaje fijo de 5 voltios y su salida se conect a un transistor que ayuda a manejar la corriente requerida Se uso un transformador de 9 voltios rms en Bu secundario con ayuda de un potenci metro se fijo experimentalmente la salida de la fuente asi se obtuvo que para 0 3 Amp de carga el voltaje de la fuente era 5 2 V y para 1 5 Amp el voltaje es 4 6 V En condiciones normales de operaci n del equipo esta fuente suministra 1 2 Amp con un voltaje de salida de 4 9 voltios Figura 2 2 Fuente de 5 V Figura 2 3 Fuente de 24 VW l sk 3693 B ry 26 9 100 uf 110
24. 0uF 100u F i r sk3674 l6w Figura 2 4 Fuente de 15 V y 15 V a3 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE DE REFERENCIA Incluido en la tarjeta de las fuentes tenemos los circuitos de control del voltaje de refer ncia Este circuito tiene conecci n directa al tablero de control del equipo al potenci metro REFERENCIA y el Switch llamado POLARIDAD El potenci metro referencia tiene en un extremo 15 V y en su terminal central obtenemos un voltaje DC variable e te voltaje ingresa al pin 3 de un OPAM 741 que trabaja comc amplificador no inversor de ganancia unitaria en su pin tendremos un voltaje variable de signo positivo que se conecta por un lado al tablero a un borne del switch polaridad y por otro lado al otro OPAMP 741 que trabaja come amplificador inversor cuya salida dar un voltaje variable negativo el que se conectar al otro borne del switch polaridad as ese switch se permitir escoger cualquiera de Big los dos voltajes de salida de st4 circuito positivo u negativo El voltaje escogido estar presente en el terminal Tl del tablero de control el diagrama de este circuito se ilustra en la Figura H 2 5 El voltaje presente en el terminal i es el que se usa par variar el ngulo de disparo y se gt nectar directamente a terminal T9 para el caso de una configuracion lazo abierto cuando se trata de una aplica i n del convertidor
25. 220 Ohmios IOK 45V PA 10K Sd uta E as 106B PULSO DE DISPARO PS IK eyl D gt 13 o 06A AR a E T 330 220 Figura 6 3 Generaci n de se al cuadrada proporcional a alfa Cuando la Onda alterna cruza por cero viniendo de menos a m s llega al PIN 2 un impulso negativo de mayor magnitud que el 74 que existe en la entrada no inversora PIN 3 as el voltaje diferencial ser positivo y la salida del OP AMP ir a saturaci n Cuando llega el pulso de disparo a la entrada inversora el cual es positivo y de mayor magnitud que la referencia actual en el PIN 3 el OP AMP se ir a saturaci n y permanecer as hasta el siguiente cruce por cero de menos a m s ya que en en el cruce de m s a menosse tendr un voltaje diferencial negativo cual implica que permanece en saturaci n negativa el OP AMP Al desplazar el ngulo alfa de disparo se est produciendo una se al cuadrada de mayor o menor duraci n la cual comienza en el cruce por cero y termina en el momento del disparo Para trabajar con una se al cuadrada entre 5 voltios y cero se pasa la se al anterior a trav s de un transistor Q6A que trabaja en corte y saturaci n Su salida modular una se al de reloj de alta frecuencia que me dar la cuenta de los grados hasta el ngulo alfa esto se logra multiplicando mediante una puerta AND 1C 6 con la salida de un generador astable hecho co
26. 9 BAZO DE REALIMENTACION DE CORRIENTE w rpm Va v Vala W 179 8 1250 162 0 1126 150 0 1042 144 4 1003 1800 133 4 927 1580 123 0 855 Figura 7 17 Tabla de Datos Lazo de Corriente Corriente de armadura A la 7 6 5 4 3 2 1 d WwW 0 500 1000 1500 2000 2500 Figura 7 18 Corriente de armadura versus velocidad Lazo de realimentaci n de corriente Vala 1000 500 50 1000 1500 2000 2500 Figura 7 19 Potencia de entrada al motor versus velocidad Lazo de realimentaci n de corriente En este lazo se piede variar el valor de la corriente l mite a circular vor el motor un potenci metro e 250 K dispuesto en el panel frontal me Qu externo permite un rango de variaci n desde 1 amperio en el extremo izquierdo a 13 amperios para el extremo derecho 107 Esta limitaci n ofrece una excelente protecci n al motor durante el arranque en si el lazo me provee una respuesta r pida en caso de variaci n del voltaje de l nea CONTROL DE DOBLE LAZO CERRADO DE VELOCIDAD Para obtener la se al de velocidad se usa un tacogenerador que se encuentra acoplado al motor se consigue disminuir la ganancia del transductor utilizando un divisor de voltaje y un acoplador de impedancia luego se conecta a un filtro RC en el cap tulo 5 figura 5 6 se ilustr el circuito de realimentaci n de velocidad El tac metro proporciona un voltaje DC
27. Angulo de Disparo entre 0 y 90 grados 53 54 VL Carga VS Voltaje de ALimentaci n A Vde VL Voltaje en la Carga 42T nA a Angulo de Disparo vt Calda de Voltaje en el Tiristor 1 Figura 4 2 Rectificaci n Monof sica de Onda Completa E PE a a Circuito Rec ti ficador b ngulo de Disparo entre U y 90 grados VL Carga VI V2 V3 Voltaje de linea a neutro de alimentacion VL Voltaje en la carga VTI Caida de Voltaje el el tiristor 1 Figura 4 3 Rectificaci n Trif sica de Media Onda a Circuito Rectificador b Angulo de Disparo entre Q y 90 grados Va Vb Ve Voltajes de linea a Neutro Vmax linea Vo ARONA t vt Vti calda de Voltaje en el Tiristor 1 p Vmax linea Figura 4 4 Rectificaci n Trif sica de Onda Completa a Circuito Rectificador b Angulo de Disparo entre 0 y 90 grados CAPITULO V CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA Como parte de las pr cticas que se realizan en laboratorio de controles industriales electr nicos se realiza el control de velocidad de un motor DC En la figura 5 2 se observa el diagrama de blogue completo de la forma de controlar la velocidad o el voltaje junto con la corriente de un motor DC A continuaci n se presenta un modelo de un motor DC RA la Ma also El od
28. Diodos de germanio 5K3087 Diodos de silicio 5K3100 519 Diodos Zener 11V 1 2W Transformadores de pulsos 2295 Resistencias 10K 1 2W Resistencias 22 ohm 1 2W Resistencias 47 ohm 1 2W Resistencias 68 ohm 1 28 Resistencias 180 ohm 1 2 Resistencias 330 ohm 1 2N Resistencias 470 ohm 1 2 Resistencias bb0ohm 1 2W Resistencias 900 ohm 1 2W Resistencias 2 2K 1 2N Resistencias 6 8K 1 2W Resistencias B 2K 1 2W Resistencias 12K 1 2 Resistencias 33K 1 2W 6 Resistencias 100K 1 2W 12 Resistencias 470K 1 2 6 Resistencias K 1W 6 Resistencias 1 BK 1W 6 Resistencias 2 2K 1W 6 Re statos 470 ohm 6 Re statos 1X 6 Condensadores 0 1luF 100Vdc 12 Condensadores 2 2uF 35Vde 3 Transformadores 220 56 28Vrms 0 54 secundaria con terminal central Los elementos utilizados en el circuito de fuerza son 6 SCR 2N38 73 montados en seis disipadores de calor Diodos de potencia 5K3500 montados en seis disipadores de calor 6 Resistencias 33 ohm 2 5 6 Condensadores 0 1 uF 630V no polarizados 32 Resistencias 1 5 ohm 55W montados en el panel externo Los elementos utilizados en el circuito modulador de pulsos son gt Tja Y 127 6 Transistores 1234 6 Diodos Zener 5V 1W 1 Diodo 1 amp 1N4004 1 2W 6 Resistencias 220 ohm 1 2W 6 Resistencias 200 ohm 1 2W 18 Resistencias 1200 ohm 1 2W 6 Resisten
29. ICADOR TRIFASICO DE ONDA COMPLETA Figura 7 12 Resultados del Convertidor para la conexi n trif sica completamente controlada Q grados a Voltaje en la carga b Ca da de tensi n en el tiristor 1 Escala horizontal 5 ms div Escala Vertical a 50 V div b 50 V div ura 7 13 Resultados del Convertidor para la conexi n trif sica completamente controlada 60 grados a Voltaje en la carga b Ca da de tensi n en el tiristor 1 Escala horizontal 5 md div Escala vertical a 50 V div b 50 V div 98 CONTROL DE UN MOTOR DC Las pr cticas que se realizaron para el control de motor DC en el laboratorio son las siguientes 1 Control de lazo abierto de velocidad Control de lazo cerrado de corriente Control de doble lazo cerrado de velocidad Control de doble lazo cerrado de voltaje CONTROL DE LAZO ARIERTO DE VELOCIDAD Al hacer trabajar 1 motor sin ninguna realimentaci n el control del neulo de disparo de los tiristores se lo realiza por medio de un voltaje de referencia que puede ser variado entre y 10 voltios en vez del VOl taje de salida del controlador de corriente Se debe tener la precauci n de arrancar al motor con el ngulo de disparo m ximo porque den o hacerlo as la corriente de arranque del motor har que baje el interruptor de protecci n Una vez que que se fija el ngulo de disparo a un valor determinado la velocidad v corriente de
30. OP AMP el cual se indica en el tablero de conecciones Si es un lazo doble se utilizan dos controladores PI indicados E 61 tambi n en el tablero Figura 5 3 mor O Or 1 l 1 CONTROL DE CORRIENTE DEL MOTOR AA A A O AE O CONTROL DE ENCENDIDO DE TIRISTORES Figura 5 3 Simbolog a externa de los circuitos de realimentacih Para el lazo simple de corriente de armadura se debe conectar el terminal Tl al terminal T7 y el terminal T8 al terminal T9 Para el lazo doble de velocidad y corriente de armadura se debe conectar el teminal T1 a T2 el T4 al T5 el T6 al T7 y T8 al T9 Para el lazo doble de voltaje y corriente de armadura se debe debe conectar el terminal Tl a T2 el T3 al T5 el T6 al T7 y T8 al T9 El tipo de controlador usado es el Proporcional Integral y tiene 2 caracter sticas de control un error de estado estacionario igual a cero dado por la Parte Integral de control y el tiempo de respuesta r pido determinado por la parte proporcional de control A continuaci n se ilustra un modelo de controlador PI VOLTAJE RE C TIFICADOR Figura 5 4 Modelo de un Controlador PI Se realiza la suma de la se al referencia m s la se al realimentada proveniente del trasductor Si la se al de realimentaci n es mayor se producir por la suma un error positivo que conectado en el FIN inversor producir un
31. P SIN 7414 7 45v 5v 24v 2 200 123 A Ty ll Figura 3 10 Diagrama del Circuito Modulador de Pulsos 47 9 6 CIRCUITO AMPLIFICADOR DE PULSOS E El amplificador de pulsos tiene por finalidad aumentar el tama o y la potencia de la r faga de pulsos que se obtiene a la salida de la interfase anal gica digital anal gica En este circuito se utilizan transformadores de pulsos para aislar las puertas de los tiristores del amplificador En la figura 3 11 muestran el circuito amplificador de pulsos El transistor T5 preamplifica la corriente de los pulsos y su emisor se conecta por una peque a resistencia a la base de transistor T6 de mayor potencia y de la misma manera amplifica m s la se al Al emisor T6 est conectado el primario de transformador de pulsos con relaci n 1 1 Existe un diodo en paralelo al primario para contrarestar el fecto de la fem inducida en la bobina un diodo en el secundario protege la puerta del tiristor de tensiones negativas que puedan causarle da o 24 En 470 A 0 900 T P K Figura 3 11 Circuito Amplificador de Pulsos a E B 03 o i ES l 24V Qu D oe D A o Sg El Op S Q A y Q Em T5 e 3 a v T S IK 2 2K 7 pS 7 sra HE FLAN LJ S T6 o R DI 68 U E D6 D E 6 E EN FREN o 990 a P6 DS A E 2 1 1 z T P o Generador de onda Generador Comparador y Generador
32. PI se notar al variar el voltaje de referencia o al estar en una velocidad de referencia y experimentar una variaci n de la carga del generador acoplado al motor variar su salida hasta que el error presente en su entrada desaparezca Se permite al usuario mediante un potenci metro desde el panel variar la ganancia del controlador de velocidad variando el valor de la resistencia RXV con lo que variamos la respuesta del sistema es decir el tiempo en el cual el motor alcanzar la velocidad de referencia La salida del tac metro se la conecta al terminal 1 2 pasa por el divisor de voltaje y queda presente en el terminal T4 y se debe colocar en el terminal T5 El voltaje de referencia el cual es un voltaje positivo debera ser colocado en el terminal T2 y se lo debe tomar del terminal Tl invirtiendo previamente la polaridad de switch de referencia positiva finalmente la salida del controlador proporcional integral que esta presente en el terminal T6 se la debe plugar al terminal T7 que es el terminal que da la referencia de corriente luego se une T8 con T9 completando as el doble lazo 5 3 LAZO DE REALIMENTACION DE VOLTAJE Se permite la realimentaci n de voltaje para realizar el control del voltaje de armadura del motor se observa su comportamiento con diferentes cargas para esta realimentaci n se usa el camino de realimentaci n de velocidad con un divisor de voltaje adecuado que se presenta en el terminal T3
33. W y un condensador de 0 1 uf 330 V no polarizado en la siguiente figura se observa un liagrama de conexiones d transformadores y fusibles BIBLIOTECA AN T Y caca B N ___220 105 105v 5A 20 105 lt E t24v O _120 26 9 5 a 3 l _120 30 8 gt f r Se z MEDIDOR ANGULO e a 2 2 1 Diagrama de Transformadores y Fusibles gura Y 2 1 D oazy ora a PAN ao aatan a einem n forma ora Ka s y Fusibles 28 RECTIFICACION Y FILTRADO Para el circuito de control tenemos cuatro fuentes de alimentaci n DC 24 V 15 V 15 V y 5 V La fuente de 24V polariza los transistores de las tarjetas que generan el pulso del disparo de los tiristores La fuente de 5 V alimenta los circuitos l gicos TTL presentes en la tarjeta medidor de ngulo de disparo y la interfase anal gica digital anal gica La fuente de 15 V y 15 V polarizan los circuitos OPAMP que se utilizan en las tarjetas de realimentaci n y circuito de control Vx Para el dise o de las fuentes de 24 V 15 V y 15 V se usaron puentes rectificadores de onda completa y para la regulaci n de voltaje se usaron circuitos integrados reguladores de voltaje 3 reguladores son los que se necesitan Tipo Potencia Voltaje Voltaje Corriente entrada entrada salida SK3670 972 15 w 40 v 24 V 1A 29 25K3593 968 15 w 35 v 15
34. a la fase A tanto para configuraci n monof sica 0 trif sica INDICE GENERAL P gs RESUMEN INDICE GENERAL INDICE DE FIGURAS INTRODUCCION 1 GENERALIDADES Y DESCRIPCION GENERAL DEL EQUIPO 17 1 1 Generalidades 1 2 Descripci n general del Equipo II ALIMENTACIONES Y PROTECCIONES 2 1 Alimentaci n Trif sica de Fuerza 2 1 1 Alimentaci n del Circuito de Disparo 2 1 2 Protecci n de SobrecorrientesS ooonooonno 26 2 2 Rectificacih y Filtrado 2 3 Circuito de Control de Voltaje de Referencia III CIRCUITOS DE DISPARO 34 3 1 Generador de Onda Cuadrada pessas e o 0 oaasi 3 2 Generador de Rampa 3 3 Comparador y Generador de Pulsos 3 4 3 5 Modulaci n de Pulsos de Disparo en L gica TIL 3 6 Circuito Amplificador de Pulsos IV TEORIA DE RECTIFICADORES 49 4 1 Rectificador Monof sico de Media Onda 4 2 Rectificador Monof sico de Onda Completa VI VII ificador Monof sico de Onda leta tipo puente ificador Trif sico de Media Rectificador Trif sico de Onda Completa o 7 2 2 Control del Motor DC 7 2 2 1 Control de Velocidad 7 2 2 2 Control de Corriente Control de Doble Lazo Cerrado Velocidad Control de Doble Lazo Cerrado CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES APENDICES 123 A Datos T cnicos 124 C Diagrama General del Equipo 146 D Instructivos para el Mantenimiento 180 Bib
35. aci n el voltaje en la carga y la ca da de voltaje en el tiristor 1 Aqu se puede observar que en cada semionda conducen un par de tiristores uno en el camino de ida y el otro para camino de retorno El tiristor tiene que soportar un voltaje de pico inverso igual al voltaje de pico m ximo de alimentaci n RECTIFICADOR TRIFASICO DE MEDIA ONDA Para este tipo de Rectificadores no es necesario un neutro como camino de retorno para la corriente en el trif sico el ngulo de disparo ser contado como 0 desde el instante de conmutaci n natural y no desde el cero del voltaje de alimentaci n En la figura 4 3 se ilustra el circuito utilizado en puente trif sico de media onda se indican los voltajes de l nea a neutro los voltajes en la carga de voltaje en el tiristor 1 En la figura 4 4 se muestra el arreglo para la configuraci n trif sica de onda completa con seis elementos rectificadores en puente Como vemos la frecuencia del voltaje en la carga es seis veces la un l nea Esto permite obtener un alto Vdc como vemos en este tipo de configuraci n se obtiene el mayor voltaje continuo en relacion a las configuraciones anteriores Tiristor VS ALIMENTACION VS Voltaje de Alimentocton a Na a VL Voltaje en lo cargo Vt Calda de Voitdje en O a 7 Ja el Tiristor Figura 4 1 Rectificaci n Monof sica de Media Onda a Circuito Rectificador b
36. acitancias que sirve de carga a los rectificadores tambi n se tien como carga del convertidor un motor DC do 220 V 9 Amperios de armadura Teniendo presentes estos valores de voltaje y potencia y considerando las experiencias que se realizan en el laboratorio se realiz la construcci n de los transformadores para la alimentaci n del convertidor y las especificaciones se detallan a continuaci n 1 Un transformador de 1KVA con 2 devanados secundarios independientes de 105 V 10 Amp en el secundario 220 V en el primario 2 Dos transformadores de 1KVA de un devanado secundario de 105 V 10 Amp y 220 V en el primario Los 3 transformadores monof sicos se conect sus primarios en delta teniendo as 25 disponible la alimentaci n trif sica o monof sica de fuerza permitiendo incluso realizar una configuraci n bifaaica usando para esto los dos devanados independientes que posee uno de los transformadores constru dos 1 ALIMBNTACION AL CIRCUITO DE DISPARO Existen 3 transformadores de 220 V en el primario a 28 Y rms en el secundario con derivaci n central Estos transformadores est n conectado8 en delta y en paralelo a las conecciones de la alimentaci n trif sica de fuerza tomando asi voltaje8 de l nea y sincronizando entonces loe circuito8 de disparo con la8 fases correspondientes de cada l nea siendo estos los transformadores de sincronismo su8 secundarios 8on conectadoe en est
37. algunos cirenmitos y facilidades adicionales a 1l conjunto como un medidor de un ngulo de disparo digital un control externo para limitar la corriente que debe circular por el notor y un control externo para variar el valor de la constante KP de o del controlador proporcional integral para la experiencia del y laso de realimentaci n de velocidad y corriente de armadura cuando se maneja un motor DC pudi ndose as Observar como responde el sistema a las diferentes variaciones para los diferentes valores de las constantes del controlador Entre las aplicaciones del equipo se tiene el estudio de los rectificadores controlados sean sto8 de media onda o de Gnda completa tanto en configuraciones monof sicas como trif sicas puentes semicontrolados o con control completo aplicaciones del convertidor a diversas cargas y la aplicaci n al control de torque velocidad o voltaje de armadura de un motor de corriente continua etc La estructura f sica externa del tablero de conecciones ha sido mantenida similar al equipo Ingl s con el objeto de dar una sola explicaci n de la manera de utilizar los bancos Se tendr entonces acceso al circuito de fuerza lo que permitir estudiar el comportamiento de la8 diferenteS configuraciones a trav s de 108 punto8 de observaci n presentes en el tablero principal Se presenta en este trabajo la circuiter a y forma de trabajo del equipo en general dato8 t cnico8 de 108 element
38. cambio negativo en la salida es decir disminuir y al estar esta salida conectada a la entrada del circuito disparador aumentar el ngulo disminuir el voltaje rectificado ejerciendo asi su acci n de control asu vez al disminuir el voltaje rectificado disminuir el valor de la se al de voltaje realimentada llegando as a dar un error negativo lo que tratar de aumentar el voltaje rectificado y se mantendr una acci n cont nua de control LAZO DE REALIMENTACION DE CORRIENTE Esta realimentaci n se realiza por medio de una resistencia de 0 18 ohmios 15 vatios conectada en serie con la armadura de motor este ser ntonces un transductor de corriente El circuito de realimentaci n de corriente se ilustra en la Figura 5 5 consiste b sicamente de un acoplador de impedancias un controlador propocional integral La se al procedente de la realimentaci n de corriente entra a sumarse en el Pin 2 inversor con la se al procedente de un voltaje de referencia Si no se realimenta ninguna corriente de armadura y no existe ningun voltaje conectado a T7 el voltaje de salida del operacional sera el voltaje de menos saturaci n el cual debido al zener se fija un voltaje de 10 voltios el cual es el voltaje que corresponde al disparo en 180 grados Este tipo de controlador que se us nos proporciona un error en estado estable igual a cero La referencia negativa de 0 a 13 6 produc
39. cias 1 2K 1 2W 6 Resistencias 22 K 1 2W 1 Resistencia 72 K 1 2 1 Resistencia 4 7K 1 2 6 Condensadores 3 3 uF 1 Condensador 12 KpF 1 Condensador 0 1 uF imers 555 H 2 Circuitos integrados 7408 2 Circuitos integrados 7400 1 Circuito integrado 7414 Los elementos utilizados en el circuito de las realimentaciones son 5 Amplificadores operacionales TCGI41M 1 Diodo de silicio 5K3100 519 1 Diodo Zener 10 V 1W 2 Diodos 1N4004 2 Resistenc las 270 ohm 1 W 1 Resistencia 380 ohm 1 2 2 Resistencias 470 ohm 1 2 1 Resistencia 560 ohm 1 2W 1 Resistenci a 2 2K 1 2 L Resistencia 5 6K 1 2N 2 Resistencias 10K 1 2W 2 Resistencias 33K 1 2W 1 Resistencia 47K 1 2 1 Resistencia 160K 1 2W 1 Resistencia 0 18 ohm 15W 1 Resistencia 6 8 M 1 2W Resistenci a 220K 1 2N 2 Re statos 4 Resistencias 22K 1 2N Re stato 2 2K 10K 1 Re stato 100K 1 Re stato 250 2 Capacitores 1 5 uF 35 Vde 1 Capacitor 10 uF 35 Vde 1 Capacitor 0 01 UF 50 Vde Los elementos i polarizaci n s utilizados para las fuentes de volt je de para on 130 1 Transformador de 120 9 Vrms 1 amp 1 Transistor 2N3055 NPN ECG 130 Los elementos usados para la fuente de para el campo del motor SO 1 Transformador de 120 138 Vrms 2 amp 1 Puente de diodos de 2 amp f E Los elementos usados para el medidor del
40. cidad rpm Ja A e a 0 I 2 3 4 Corriente de armadura A igura 7 15 Gr fico de velocidad w versus corriente de armadura lla Lazo abierto conducci n discontinua 103 Velocidad rpm 2600 2400 A T 2200 a NE 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1 2 3 4 5 6 7 Corriente de armadura A Figura 7 16 Gr fico de velocidad w versus corriente de armadura la Lazo abierto conducci n continua 104 cerrar el interruptor para conectar la armadura del motor se deben tener las siguientes precauciones La corriente de campo del generador debe ajustarse al m ximo El generador debe tener conectada su carga La resistencia del circuito de carga del generador debe ser m nima La caracter stica del lazo se muestra en la figura 7 18 en la que se ha graficado la corriente de armadura versus la velocidad del motor a partir de los datos mostrados en la figura 7 manteniendo un voltaje de referencia fijo en el controlador y disminuyendo la resistencia de carga del generador As la corriente permanece constante sin importar la variaci n de carga Con los datos de la figura 7 17 obtenemos la caracter stica de potencia de entrada del motor versus velocidad vemos que al mantener constante la corriente que circula por el motor la potencia es funci n lineal de la velocidad esta caracter stica se muestra en la figura 7 1
41. de Amplificador de Pulsos Cuadrada de Rampa pulsos DI a D4 diodos Ge SK 3087 D5a DE diodos SI SK3100 519 Tl a TS Transistores SK3444 123A TG Transistor SK3024 128 T S Transformador de sincronismo T P Transformador de Pulsos 3295 eb CAPITULO IV TEORIA DE RECTIFICADORES Los rectificadores controlados forman la gran mayor a de convertidores que emplean los semiconductores de poder Ellos se usan para variar el valor promedio del voltaje directo aplicado a un circuito de carga introduciendo tiristores entre el circuito de carga y una fuente AC de voltaje constante Los distintos montajes rectificadores que pueden obtenerse con SER S no var an de los constitu dos por diodos rectificadores monof sicos de media onda y de onda completa rectificadores trif sicos de media onda y de onda completa etc sin embargo el USO de elementos rectificadores introduce una nueva posibilidad en los rectificadores puentes asi en ellos se puede realizar rectificadores en los que la mitad de los rectificadores son controlados y la otra mitad no Esto se lo conoce como rectificaci n semicontrolada Los rectificadores controlados pueden ser usados en circuitos de control y ser usados en sistemas de control de lazo cerrado donde ellos funcionan como amplificadores operacionales de alto poder en los cuales el ngulo al cual el tiristor se enciende es variado en respuesta a una
42. de onda obtenidas en un circuito de disparo Falla en el generador de onda cuadrada Causas disponibles 183 1 O l diodo de germanio 2 el diodo zener BIBLIOTECA 3 el transistor T1 Falla en el generador de rampa Causas posibles 1 El transistor T2 2 el capacitor 3 el re stato O Falla en el comparador y generador de pulsos Causas posibles 1 un diodo de germanio 2 uno de los capacitores 3 el transistor T3 4 el transistor T4 BIBLIOTECA Falia en el amplificador de pulsos Causas posibles 1 un diodo de germanio 2 el transistor T5 3 el transistor T6 4 el transformador de pulsos En la figura 3 10 se muestra el circuito modulador de pulsos El dise o de circuito impreso se muestra en la figura 10 17 y la disposici n de elementos en la figura 10 16 En la figura 7 6 y 7 7 se muestran las formas de ondas obtenidas en el circuito modulador producidas para un pulso de dispara en la fase A con 184 lo que se determinar f cilmente alg n elemento con problema el an lisis de un problema para una fase cualquiera es totalmente an logo El circuito Je medici n de ngulo de disparo est ubicado en la parte superior del equipo Wna falla en esta secci n se detecta por una lectura anormal en los displays ubicados en el panel frontal para configuraci n 14 0 38 En la figura 6 9 se muestra el circuito del medidor del ngulo de disparo El dise o del
43. dor de pulsos el cual aumenta la potencia de ozedsTgd Sp OJTNIITO TOP sanboTg p PUeIberd T Vq 4 Generador Generador Generador Interfase de Onda de Rampa Comparjador de Anatagica 2 Cuadrada Pulsos Digital Analogica ul Corriente Sincronismo de ta se al Velocidad N 4 Voltaje P Ref Amplificador de Pulsos TP 3 os pulsos de la r faga de la tapa anterior proporcion ndole8 a corriente necesaria para encender los tiristores Sk 2444 123A 220V Figura 3 2 Generador de Onda Cuadrada GENERADOR DE ONDA CUADRADA El circuito Generador de onda cuadrada se sincroniza con el el voltaje de alimentaci n por medio de los transformadores de sincronismo los cuales toman el voltaje de l nea y lo reducen a 28 voltios rms La onda cuadrada la obtenemos del colector de un transistor el cual trabaja en corte y saturaci n y recibe una prese al en su base la salida del transformador de sincronismo se la pasa a trav s de un zener de 11 voltios obteniendo as la prese al mencionada una resistencia de 1k limita la potencia disparada por el zener 38 Como vemos la onda cuadrada tiene la misma frecuencia que el voltaje de l nea la salida del generador es de 0 a 5 4 voltios y esta se al se aplica a un circuito generador de rampa 24V 0 Figura 3 3 Generador de Rampa GENERADOR DE RAMPA
44. e una variaci n de voltaje a la salida del controlador que va de 10 a 0 voltios Este voltaje a la salida del controlador al ingresarlo al circuito disparador nos proporciona un disparo de 180 a 7 grados respectivamente Como una medida de protecci n para el caso de que se este manejando un motor se debe garantizar que el voltaje de control no llegue nunca a ser positivo pues se perder a el control sobre la carga Por esta raz n al observar el controlador proporcional integral vemos que su salida podr a llegar a tener en un momento el voltaje de saturaci n y el zener de 10 voltios conducir a como diodo y fijar a el voltaje a 0 7 voltios que es un voltaje mayor que cero por esta razon se incluy un circuito restador para sustraer este voltaje m nimo y obtener entonces siempre un voltaje negativo con lo cual se protege de que no se pierda control sobre la carga Este circuito restador esta hecho con un OP AMP y se ilustra a continuaci n del controlador proporcional integral Se consigue la limitaci n de la corriente de armadura puesto que el voltaje m ximo de referencia del controlador proporcional integral usado es el voltaje de saturaci n del OP AMP que sirve como controlador de velocidad cuando se usa PEER ATAR O l uf L 6 1 5uF 470 9 15 2C E IOv Z 7 E 6 LL Oh 22K pp AS _ O AN 4 9JUSTIIOD DP UOTORPIUIMTTLOY DP OJTNDITD G G A Y 69 66
45. ene su carga en 24 voltios produciendose un pico negativo de voltaje en el punto B de tal forma que el Ml pro en e gi e mn AL o E Figura 7 1 Resultados del circuito de disparo a Voltaje de entrada b Voltaje en el Zener c Salida del generador de onda cuadrada d Salida del generador de rampa Escala horizontal 5 ms div Escala vertical a 50 V div h 10 V div c 5 V div d 1 0 V div 84 B5 Figura 7 2 Resultados del circuito de disparo az 90 grados a Salida del generador de onda cuadrada b Salida del generador de rampa c Voltaje en el colector de T3 d Salida del generador de pulsos Escala horizontal 5 ms div Escala vertical a 10 V div bj 10 V div ce 20 V div d 20 V div transistor T4 para de estado de saturaci n a estado de apagado durante este pico de voltaje inverso as el pulso de voltaje producido en el colector de T4 corresponde a la salida del generador de pulsos El ngulo de disparo puede ser controlado entre 0 y 180 grados mediante un voltaje Vci de control entre O y 10 v respectivamente Los l mites del ngulo de disparo se muestran en las figuras 7 4 y 7 5 para a 13 grados Y a 178 respectivamente En las siguientes 2 figuras ilustraremos se ales obtenidas tambi n en el circuito modulador tambi n llamado interfase anal gica digital anal gica En las figuras 7 6 se muestra el pulso generado proveniente del circuito de disparo
46. es del equipo y se le asigna una numeraci n que servir como ayuda para la ubicaci n de se ales y de elementos Tarjetas 1 Bloque de Transformadores de Fuerza del Equipo 2 Transformadores de Sincronismo 3 Fuente de 15 15 y 24 Vde y Circuito de Voltaje Vx 4 Fuente de Voltaje DC del campo de motor a 4 wW loques de los 6 Circuitos de Disparo 6 Circuitos de Realimentacih 7 Circuito del Modulador de Pulsos 8 Puente de Tiristores 3 Puente de Diodos de Potencia l0 Fuente de 5 Voltios 1 Circuito del Medidor de Angulo de Disparo e fue asignando nombre y n meros de la manera como se van RATA presentando f sicamente desde la parte inferior hasta la A superior tal como 8e visualiza en la figura 1 4 en la que Enos da una vista interior del Equipo Tarjeta 1 El bloque 1 posee los transformadores de la fuerza Edo equipo y son tres transformadores monof sicos de 1 KVA f conectados en delta cuya salida de sus secundarios despu s de d pasar por las protecciones fusibles estar n presentes en el f panel exterior inferior y disponibles para que el usuario haga sus conecciones tal como se hace en el equipo ingles MAWDLEY7S Tarjeta 2 Aqu tenemos los transformadores de sincronismo que alimentan a los circuitos de Disparo de los tiristores en la p gina 27 tenemos un diagrama en el que podemos ver las conecciones de los bloqu
47. es tt 1 y 2 Tarjeta 3 Los terminales VX VX se conectan al switch llamado polaridad que est en el tablero de Control estando VX en el borde superior y VX en el borde inferior y el terminal llamado POT est conectado al potenci metro REFERENCIA ubicado en tablero de control Tambi n tenemos aqu las fuentes de 5 5 y 24 Vdc las salidas de esta fuente est n conectadas a la secci n de fusibles del Equipo Los diagramas de los circuitos de esta Tarjeta se ilustran en las p ginas 31 y 33 del cap tulo 2 149 Tarjeta 4 Aqu est mohada la fuente para el campo del motor la cual se conecta l tablero de control consiste en el transformador de 120 a 138 2A y un puente de diodos de ZA conectado a su secundario Tarjeta 5 Est n situadas las 6 tarjetas que generan el pulso de disparo para cada fase Cada tarjeta tiene 8 terminales a saber 24 VS Va OV Pg Pren Gn Kn Los terminales VS son independ ientes uno para cada tarjeta es decir uno para cada fase y est n conectadas directamente con la salida de los transformadores de sincronismo de la tarjeta 2 Los terminales 24 Va 0v son comunes para las 6 tarjetas el terminal Va tiene conexi n directa con el terminal T9 Los terminales Pg est n conectados a la tarjeta 7 tarjeta que produce una r faga por cada pulso de disparo generado en la tarjeta 5 Esa r faga regresa a la Tarjeta 5 a trav s de los ter
48. id 0 directo para 10us max PGM 40w romedio para 10ms max PGav a 133 RANGO DE TEMPERATURA Almacenamiento Tstg 40 a 125 C Operaci n Tc 40 a 100 C TEMPERATURA DE TERMINAL durante soldadura Tt Para 3 0 segundos max 225 E APEN J Q W MANUAL D ka L USUARI 135 Para lo8 usuarios del equipo Ingl s Mawdsley la ubicaci n e identificaci n de los terminales en el tablero en este equipo eer algo ya Conocido Las pr cticas que se nombran a continuaoibn fueron hechas con configuraciones no controladas semi y totalmente controladas con cargas R RL y con diodo depaeo libre 1 Rectificador monof sico 10 de media onda 2 Rectificador monof sico de onda completa con toma central 3 Rectificador monof sico de onda completa tipo puente 4 Rectificador trif sico 30 de media onda 5 Rectificador trif sico de onda completa 6 Control de lazo abierto de velocidad de un motor DC 7 Control de lazo cerrado de corriente de un motor DC 8 Control de doble lazo cerrado de velocidad de un motor DC 9 Control de doble lazo cerrado de voltaje de armadura de un motor DC Se deben seguir las siguientes instrucciones para asegurar el correcto funcionamiento del equipo 1 Bnergixar el equipo lo que se verifica al encenderse la luz piloto en el tablero frontal inferior figura 1 3 2 Poner los
49. interruptores trif sico de energ a y monof sico de carga en posici n OFF figura 1 2 6 Energizar los 7 g 136 Unir losterminales Ti y T3 y asegurarse con el medidor de ngulo que lea 180 o 150 grados para configuraci n monof sica 0 trif sica respectivamente Utilizando para esto el potenci metro Referencia pgra que el voltaje controlado empiece desde 0 Conectar el tablero de energia siguiendo las instrucciones dadas para cada configuraci n especifica Hacer las conexiones de los tiristores y diodos necesarios para la pr ctica conectando adem s los pulsos de disparo P con las compuertas no f sicas G las borneras G color rojo son de observaci n y no de conexi n correspondientes para cada tiristor y seg n la configuraci nempleada terminales B uni ndolos a los terminales S mediante el interruptor trif sico Energizar la carga mediante el interruptor monof sico Hacer las mediciones correspondientes utilizando los puntos de prueba del tablero principal figura 1 2 A continuaci n se detallan algunas de las configuraciones que se puedan realizar en el equipo Tus o r CONEXION DE ENERGIA 1 Sa Sb Sc CONEXION DE PULSOS PI 61 Figura 9 1 Conexi n F sica del Rectificador Monof sico de Media Onda CONEXIOND E ENERGIA Sa Sb Sc Salk o CONEXION DE PULSOS PI GI P4__ 64 Figura 9 2 Co
50. inua Para lo cual se estudi las principales funciones del equipo MAWDLEY S utilizado en Laboratorio de Controles Industriales Electr nicos de la ESPOL y de esta manera construir un equipo que reuniera la misma 0 mayores cualidades que la anterior El equipo cuenta de seis tiristores y los pulsos de disparo requeridos son producid de dos en dos por cada fase de control desfasados 180 grados entre s El sincronismo entre el sistema de control y el de fuerza se realiza a trav s de tres transformadores con toma central conectados en configuraci n delta estrella abierto El sistema de control tendr una parte anal gica y una parte digital que se interconectan a trav s de los terminales externos P dde La variaci n de disparo se lo realiza mediante un voltaje variable llamado REFERENCIA la parte digital del sistema de control es es un modulador de pulsos que me proveer seguridad para los disparo de los 5CR S Como otro aspecto importante del trabajo se tierie el uso de los controladores del tipo proporcional e integral aplicados al control de la corriente y velocidad de un motor de corriente continua La corriente a diferencia del MAWDLEY S puede limitarse mediante un control externo existiendo tambi n un control externo para variar el valor de la constante KP del controlador PI Por ltimo el equipo cuenta con un medidor digital de ngulo de disparo referenciado
51. ion Prentice Hall New Jersey 1975 LIWSCHITZ M M quinas de corriente alterna CECSA 1977
52. la que va a moverse a medida en que se var e el voltaje de control terminal T9 Vx Los pulsos estar n presentes en loe terminales P del tablero de conecciones donde tenemos tambien los terminales G en los cuales se conectan los pulsos adecuados para el funcionamiento del rectificador Cuando se utiliza un puente de tiristores en configuraci n rectificador de onda completa trif sico totalmente controlado se debe sincronizar los pulsos entre los diferentes circuitos de disparo ya que la conducci n se 42 realiza por pares de tiristores y los pulsos deben llegar simult neamente a ambos el sincronismo del disparo se lo realiza por medio de los terminales P y G T i Th Thy a b Carga e Tha E Ths The Figura 3 6 Puente Trif sico de 6 Tiristores Onda Completa Control Completo A ESCUELA S gt URE Figura 3 7 Secuencia de Disparo del arreglo mostrado en la figura 3 6 GENERADOR DE PULSOS PULSOS Figura 3 8 a Localizaci n de los terminales P y G b Conecciones necesarias para secuencia de la figura 3 6 l MODULACION DE PULSOS DE DISPARO EN LOGICA TTL Los pulsos de disparo generados en cada tarjeta son pulsos de 24 voltios mediante un divisor consigo bajar esos pulsos de 24 voltios a 5 1 voltios y luego mediante un inversor tendr los pulsos invertidos que son los que dispondr en los terminales P ubicado
53. las fases A B teniendo entonces una entrada de 220 voltios y estando as en fase con las conecciones del primario de los transformadores de poder Este transformador me dara entonces la informaci n del cruce por cero Su secundario proporciona una se al de 6 voltios rms la cual pasar por un switch que est como un interruptor externo y que permitir pasar la se al directamente en el caso de configuraci n monof sica a trav s de una red desfasadora para el caso de una configuraci n trif sica esta red desfasar la se al de 30 TOO 72 grados y se la ajusta en forma experimental con el potenci metro 500K La se al de salida d ste interruptor pasar por un comparador el cual es el OP AMP 741 IC 6A e ingresar por el pin inversor entonces en el cruce por cero viniendo de menos m s le corresponder la salida un cambio de saturaci n a saturaci n lo contrario ocurrir para el cambio en 180 grados y asi sucesivamente La salida del comparador pasar por una red diferenciadora O tuF H 330 Figura 6 2 Red desfasadora y diferenciadora 73 El OP AMP IC 6B que tambi n trabaja como comparador recibe la suma de la informaci n obtenida en la red diferenciadora y la del pulso de disparo de la fase en su entrada inversora mientras que en la no inversora esta presente una realimentaci n positiva de su voltaje de salida a trav s de las resistencias b 6K y
54. liograf a 186 INDICE DE FIGURAS FIGURA TITULO P gs Vista Frontal del Equipo Vista Frontal Superior ista Frontal Inferior ista Interior del Equipo Diagrama de Transformadores y Fusibles Fuente de 5 V Fuente de 24 VDC Fuente de 15 V y 15 V Circuito de Control de Voltaje VX Diagrama de Bloques del Circuito de Disparo Generador de Onda Cuadrada Generador de Rampa Comparador y Generador de Pulsos Rango de acci n de los 6 pulsos de Disparo Puente Trif sico de 6 Tiristores Onda Completa Control Completo Secuencia de Disparo del arreglo mostrado en la EUA A A a a A ado a Localizaci n de los terminales P y G b Conecciones necesarias para secuencia de la figura 3 6 Generador Astable Diagrama del Circuito Modulador de Pulsos ircuito Amplificador de Pulsos lagrama de la Tarjeta del Circuito Generador de Pulsos co o LO2 Le oo 0n04 vQ Q o n a ne e nc RA ncacsnsacsonsq ns ltados del ltados del ltados del Resultados del Circuito de Disparo Resultados del Circuito de Disparo Resultados del Circuito de Disparo Resultados del Convertidor para la conexi n monof sica de media onda Resultados del Convertidor para la conexi n monof sica completamente controlada tipo puente carga R L Resultados del Convertidor para la conexi n monof sica completamente controlada Carga R L
55. locidad la respuesta del sistema se hace m s lenta y lo contrario se observa al aumentar la ganancia del controlador 53 para cualquiera de las experiencias se manten a siempre el fecto de la limitaci n de corriente LAZO E REALIMENTACION D E VELOCIDAD 109 110 4 Velocidad rpm 2500 LAA AAA 1600 800 0 1 2 3 4 5 6 7 Fi gura 7 21 Velocidad versuscorrientedearmadura lazo de realimentaci n de velocidad 4 CONTROL DE DOBLE LAZO CERRADO DE VOLTAJE Fara la realimentaci n de voltaje de armadura se utiliz por comodidad los mismos circuitos que para velocidad 111 Como el voltaje de armadura es mayor que el obtenido a la salida del tac metro se utiliza un divisor de voltaje con resistencias de 160 K y 10 K tal como se muestra en la figura 5 6 El acoplador de impedancias filtro y controlador son los mismos utilizados en el control de velocidad La caracter stica del lazo se muestra en la figura 7 23 donde se ha graficado el voltaje de armadura versus la corriente del motor Se observa que independientemente de las variaciones de la carga acoplada el voltaje permanece constante El gr fico ha sido obtenido con los datos mostrados en la figura 7 22 LAZO DE REALIMENTACION DE VOLTAJE DE ARMADURA la A Va V 0 5 158 1 0 158 2 0 158 SO 158 4 0 158 5 0 158 6 0 158 7 0 158 Figura 7 22 Tabla de Datos Lazo de Voltaje A
56. minales Pregn Los terminales Gn y Kn tienen conexi n f sica directa con los gates f sicos de los tiristores dispuestos en la tarjeta 9 El diagrama de una de estas tarietas se ilustra en la p gina 48 capi tulo 3 Tarjeta 6 Tenemos conectados los siguientes terminales Ov I T3 VA TAC T4 T5 T7 VCW VCI REG 1 REG KP WREF VOW est conectado a T6 en el tablero de conexiones WREF est conectado a T2 en el tablero de conexiones VCI est conectado a TB en el tablero de conexiones IREF est conectado a T7 en el tablero de conexiones LOS terminales REG 1 y REG KP est n conectados a loo potenci metros en el tablero de conexiones Los circuitos de esta tarjeta se encuentran en las p ginas 65 y 89 del cap tulo 5 Tarjeta 7 Tenemos el circuito modulador de pulsos los terminales 24 5 Ov son la alimentaci n a la tarjeta Tenemos los terminales Pulso 1 INV 2 INV 3 INV 4 INV 5 INV 6 INV que son los pulsos invertidos de cada fase y que tienen conexi n directa con los terminales P en el tablero de conexiones Los terminales G A G1B hasta los terminales G6A a G6B tienen conexi n directa con los terminales G dispuestos en el tablero de 152 tarjeta se conecta y alimenta a los grupos de displays de 7 segmentos presentes en el tablero El circuito de esta tarjeta se ilustra en la p gina 81 del cap tulo 6 A continuaci n la
57. n es decir estar n en orden al como se van generando CIRCUITO DE DISPARO Empezaremos por considerar los circuitos de disparo en la 03 figura 3 12 se miestra uno de los 6 circuitos de disparo utilizados en la figura 7 1 se muestra las formas de onda obtenidas en un circuito de disparo se observa la acci n del diodo zener recortando completamente la semionda negativa y la positiva en aproximadamente 11 voltios La salida del generador de onda cuadrada tiene una amplitud aproximada de 5 4 voltios que sta fijo durante la semionda negativa de entrada La pendiente positiva de la rampa corresponde al semiciclo positivo de entrada En la figura 7 2 se muestran las formas de ondas obtenidas en el comparador y generador de pulsos para el ngulo de disparo de SO grados El pulso se produce cuando se satura el transistor T3 y las salidas del generador de onda cuadrada y del generador de rampa no se ven afectadas En la figura 7 3 se muestran las formas de ondas obtenidas en los puntos A y B del circuito de la figura 3 12 junto con el pulso de disparo y la onda cuadrada para poder realizar una comparaci n de fase con la figura 7 2 En el punto A el voltaje se mantiene en 24 voltios hasta que el transistor T3 se satura en este momento se produce un pico inverso de voltaje en A En el punto B sucede algo similar partiendo desde aproximadamente 0 voltios Esto indica que el capacitor 2 manti
58. n independientes pero ein embargo se pueden utilizar con un puente trif sico de onda completa con seis tiristores porlo que cada circuito OS 39 tiene al igual que el equipo Ingl s conecci n al panel exterior a los terminales P y G que se utilizan de acuerdo a la secuencia de disparo as cada par de tiristores en conducci n se encienda al mismo instante para una correcta sincronizaci n Cada circuito de disparo est n hechos a base de transistores estos circuitos reciben suU se al de transformadores reductores que los sincronizan con las fases correspondientes de cada linea los circuitos de disparo constan de Un generador de Onda cuadrada que marca el inicio de la Fase para cada circuito Un generador de rampa que se alimenta de la se al del bloque anterior y con su se al rampa de salida se determinar el voltaje al cual se producir el pulso de disparo la se al rampa tiene linealidad de la variaci n entre el ngulo de disparo y el voltaje DC presente en T9 Un comparador que proporciona la informaci n del momento en que son iguales las se al rampa con el valor del voltaje DC en T9 Un generador de pulso que con la informaci n anterior produce el pulso en cada periodo Un interfase anal gica digital anal gica la cual produce una r faga de pulsos en l gica TTL sincronizados por el pulso generados y modulada por la salida de un monoestable Un amplifica
59. n un 555 IC 6D cuya frecuencia se calcul dividiendo los 16 66 ms que es el inverso de la frecuencia de 60 hertz entre 360 grados y entre diez para obtener un decimal lo cual da 216 khz a la salida de esta puerta AND se podr 75 entonces alimentar el reloj de un grupo de contadores que contar desde cero grados hasta el momento que se genera el pulso lo har con un decimal de precisi n 5 Figura H 6 4 Generador Astable Se debi considerar ademas algunos detalles que s implementaron La salida de los contadores debe ser muestreada cada cierto tiempo y solo as mostrarse en los Displays de otra forma no se apreciar a sino como una cuenta continua Para Cada nuevo per odo de cuenta los contadores deben estar encerados 76 gt Que los contadores deben conectarse en cascada para mostrar as desde el d gito menos significativo hasta el m s Se us el circuito integrado 74143 pues ste posee a su vez un contador un circuito de latch y adem s 1 decoder qu manejar al display de 7 segmentos catodo com n La salida del transistor Q6A la cual es una se al cuadrada que empieza en ceros grados y termina en el ngulo alfa se la pasa por un circuito diferenciador luego a su vez por un diodo DGA y esto a la base de un transistor Q6B el cual trabaja en corte y en saturaci n tendremos as una se al que me encerar los
60. nexi n F sica del Rectificador Monof sico de Onda Completa con toma central CONEXION DE ENERGIA y Sb Sc Sal ly y S 0 a e an CONEXION DE PULSOS Pl gt GI G5 P4 gt 04 G2 Figura 9 3 Conexi n F sica del Rectificador de Onda Completa Tipo Fuente CONEXION DE ENERGIA Figura 9 4 Conexi n F sica del Rectificador Trif sico de Media Onda 140 141 CONTROL DE MOTOR Observar las siguientesinstrucciones que detallan la forma correcta de operar el control de velocidad del motor DC 1 Realizar la configuraci n del puente rectificador completamente controlado con diodo de paso libre tal como se indica en la figura 9 5 2 Conectar la armadura de motor en los terminales 1 y 4 y un amper metro que indicar la corriente DG por la armadura del motor ponerlo entre los terminales 5 y 6 ver figura 9 6 3 El voltaje de campo del motor presente al energizar el equipo est en los terminales 7 y 10 debe asegurarse de que hayan aproximadamente 148 Vdc antes de arrancar el motor 4 Arrancar el motor lentamente hasta una velocidad prudencial en lazo abierto Tl con T9 polaridad positiva es decir el switch hacia arriba v para caso de realimentaci n tener presente qu 1 potenci metro de referencia deber ser girado a partir del extremo derecho en donde es 0 voltios hacia la izquierda Comprobar la polaridad de voltaje del tac metro
61. ngulo de disparo son 4 Transistores 2N2224 4 Diodos 1N4004 1 Transformador de 220 6 Vrms 3 amp secundario con terminal central 3 Resistencias 120 ohm 1 2W 1 Resistencia 220 ohm 1 2W 7 Resistencias 330 ohm 1 2N 1 Resistencia 1K 1 2W 3 Resistencias 5 6K 1 2W 2 Resistencias 10K 1 2W e a Resistencia 1 M 1 2K Re stato 500K Re stato 10K Condensadores 0 1 uF Condensador 0 33 uF Condensador 1 uF Circuito integrado 7408 Circuitos integrados 555 4 Circuitos integrados 74143 2 4 Circuitos integrados 741 J isplays de 7 segmentos nodo com n 131 DATOS DE TIRISTOR TI PO 2N38735CR VALORES MAXIMOS VOLTAJE NO REPETITIVO DE PICOINVERSO VRSOM Puerta abierta 700 v VOLTAJE NO REPETITIVO DE PICO ESTADO APAGADO VDSOM Puerta abierta 700 v OLTAJE DE PICO REPETITIVO ESTADO APAGADO VRROM Merta abierta 600 v IOLTAJE DE PICO REPETITIVO ESTADO APAGADO VDROM muerta abierta 600 v ORRIENTE ESTADO ENCENDIDO 65 C ngulo de conducci n 180 rms 25 A de 22 A ORRIENTE PICO NO REPETITIVO ESTADO ENCENDI DO ara un ciclo completo de voltaje aplicado te 65 C 0 Hz sinusoidal 350 A 0 Hz sinusoidal 300 A AZON DE CAMBIO DE CORRIENTE ESTADO ENCENDIDO di dt EE EEE EEES d VDROM Ig 200 ma Tiempo de subida 0 5us 200 IRRIENTE DE FUSION para protecci n del SCR i t j 40 a 100 C t 1 a R 3 ms 200 Afs ESIPACION DE POTENCIA DE PUERTA 3 pico en sent
62. nteriormente se mencion la existencia de un medidor di sital de ngulo de disparo los diagramas de las etapas Y de circuito total se ilustran en el capitulo f E En la figura 7 24 se muestran las formas de onda obtenidas en el transformador que da la informaci n del cruce por vero Y etapas inmediatas como el comparador 1 diferenciador y de pulso generado En la fienra Fero re ilustra la generaci n de la se al cuadrada proporcional a alfa itlusti ndose en ellas el pulso la salida del diferenciados Ja salida del OP AMP IC BB v finalmente la salida del transistor GDE CEMO VOMON es UN se al cuadrada proporelonai a alfa En la figura 7 2 se aprecia la mltiplicaci n de da se al cuadrada proporcional alfa con la gefal proveniente del generador astable de es el producto Lizar hs ra hi m ha ps de esta multiplicaci n de co ales s para alimentar el reloj de joo contadores usados t En la figura 7 27 se muestra la generaci n de la se al del o clear de los contadores se ilustra primero la se al tcu proporcional al angulo al a la seamda se al es la salida 114 1 0 Q 2 0 1 0 gura 7 24 Resultados del medidor de ngulo de disparo a Informaci n cruce por cero b Salida del comparador 741 IC 6A c Se al del diferenciador d Pulso de disparo generado Escala horizontal 2 ms div Escala vertical a 10 V div b 20 V div c 5 V div
63. ntrada del convertidor se apaga ya que se est cortocircuit ndn 2 lineas 182 de alimentaci n Para localizar la falla se puede utilizar un hmetro entr l nodo y el c todo de cada elemento En los tiristores se utiliza cable caf para el nodo y plomo para el c todo para la puerta se utiliza cable multicolor El nodo hace contacto con el disipador en los diodos se utiliza cable azul para el nodo y cable rojo para el c todo La unidad de disparo est constituida por seis circuitos de disparo transistoricados f cilmente reconocibles entre las tarjetas de control Una falla en esta secci n se detecta de la forma de onda obtenida a la salida dei convertidor ya que uno de los tiristores no se dispara b cual en realidad podr a atribuirse tambi n a una falla del circuito modulador de pulsos En la figura 3 12 se muestra un circuito de disparo y las partes que lo componen El dise o de cireui to impreso se muestra en la figura 10 11 y la disposici n de los elementos en la figura 10 10 Cada circuito de disparo posee ademas de los terminales de entrada y salida 5 puntos de prueba marcados con Z Q R C y X El punto Z indica el voltaje en el diodo Zener el punto Q la salida del generador de onda cuadrada el punto R la salida del generador de Rampa el punto C el comparador y el punto X la salida del generador de pulsos En las figuras 7 1 y 7 2 se muestran las formes
64. o abierto o un lazo cerrado de corriente Deber estar hacia cuando se trate de un doble laxo de corriente y velocidad o voltaje la esquina inferior derecha esta la representaci n de los circuitos de realimentaci n de voltaje de armadura Terminal T3 de velocidad Terminal T4 y de corriente de armadura Existe tambi n el Interruptor monof sico de 10 Amp que conecta la l nea denominada M en la parte superior del equipo con el terminal 1 en que se conectar la carga 22 Figura 1 3 Vista Frontal Inferior b La inferior Figura 1 3 tiene los terminales de salida de log transformadores de fuerza de los equipos que son 3 monof sicos que conforma un trif sico llamado TR1 Estos terminales ge deber n conectar luego a los terminales denominados S3 a SO que tienen connecci n directa a trav s del interruptor trif sico con los terminales B3 BO de la parte superior La luz piloto se enciende al energizarse el equipo En la Figura 1 4 se puede visualizar la parte interior del Equipo anu eoocos 000000 Figura 1 4 vista Interior del Equipo BIBLIO T CAPITULO ALIMENTACIONES Y PROTECCIONES ALIMENTACION TRIFASICA DE FUERZA Para realizar las pr cticas en el laboratorio de Controles Industriales Electr nicos se dispone de un banco de resistencias de 2 2 KVA a 110 V y de 3KVA a 220 V adem s de bancos de inductancias y cap
65. o de la Tarjeta 2 158 Figura 10 5 Foto de la Tarjeta 3 O 159 AsH AO Agi 0 Oo Amoa MOOY El O Me y E QUIN OmRE OMIOOED O A O Oo O o 00 u DYA 021 oO O ESE noa EZ HGA O EPEETAN 10 Apzr MO 00 S ZE OBO K a3nooit Figura 10 6 Disposici n de los Elementos de la Tarjeta 3 120VA4C ts 0 0 Figura 10 7 Circuito Impreso de la Tarjeta H 3 160 Figura 10 8 roto de la Tarjeta 4 162 Figura 10 9 Foto de la Tarjeta 5 163 T5 OOCIOOO Sn OO Kn O O Chal alep O D6 O 0 O JO lO ojis g Ss 000 e O Trans de Pulsos odo Ogo o0E o a cojo SED ogo Py ESSE OPa O oro 0 OO 80 oO Ey SS o ante O oR o ora ooh O ORO 0 o 0 e E O oOlz o oomo orol aoo O 0 O O N gt g 3 9 Figura 10 10 Disposici n de los Elementos de la Tarjeta H 5 S RARS E koa DES Foto de la Tarjeta H 6 Figura 10 12 O Rear O ReGI O Vel 5 o 0 O O O O Ofar O O O OJO EO MES eg O OERO b Q CERD O EED 29 OS O z m lt d 5 O O O o g E 166 O TER Seg 2 OOO O Q N JQo angi k YA OLb oQ O z ETO lt O O 5 Q O O Figura 10 13 Disposici n de los Elementos de la Tarjeta 6 tes op 00000 l e 1 dy 9ey i ADO D D 3 3 2 gt 2 SA l l l l D P MIA i i
66. os utilizadoe manual del usuario y finalmente diagrama8 y disposici n de 108 elemento8 en las tarjetae Lu 1 CAPITULO 1 GENERALIDADES A consecuencia del progreso presentado por la electr nica se necesita que s super constantemente la Calidad del aprendizaje del estudiante en este campo por ello es necesario un mejor equipamiento del laboratorio una manera e ser a el incremento de los equipos existentes de ah uno de los objetivos del presente trabajo Para implementar esta tesis se estudio las principales funciones y caracter sticas del equipo MAWDLEY S Se procedi entonces al dise o de lo que ser a el EQUIPO EDUCACIONAL CONVERTIDOR DE TIRISTORES El equipo consta para la alimentaci n del circuito de fuerza de un transformador trif sico de 3KVA Se utilizan fuentes de 24 5 15 y 15 VDC para alimentar las tarjetas adem s se implement una fuente de 148 VDC para alimentar el campo del motor Posee 6 Tiristores y 6 Diodos de potencia los cuales est n montados en disipadores de calor El circuito de control consta de 6 tarjetas y una interfase anal gica digital anal gica la cual es el modulador de pulsos para el disparo de los SCR s8 18 Consta tambi n de un medidor digital del ngulo de disparo de E 108 SCR s el cual tiene un decimal de precisi n y posee un switch externo que me permite seleccionar la lectura para para config
67. podr n realizar las siguientes experiencias en lazo cerrado 1 Corriente de armadura 2 Velocidad y corriente de armadura 3 Voltaje y corriente de armadura El lazo de corriente de armadura permitir al sistema una respuesta r pida para variaciones en el voltaje de alimentaci n al convertidor y una buena protecci n al motor contra las altas corrientes en el arranque Si utilizamos solamente este lazo tendremos un sistema de control del torque del motor pues este permanecer constante a nivel de referencia fijado sin importar la variaci n de la carga Para la realimentaci n de la velocidad la carga del motor podr variarse variando la resistencia de carga del generador acoplado Tendremos que la velocidad se mantendr constante y es realimentada a trav s de un filtro RC por el rizado que tiene la salida del tac metro que esta acoplado al motor La realimentaci n de voltaje de armadura es la otra experiencia que se puede realizar aprovechando el camino de realimentaci n de la velocidad y se puede observar su comportamiento para las diferentes cargas Para cualquiera de las tres experiencias en lazos cerrados el voltaje de control que ingresar al terminal T9 ya no vendr desde el terminal Tl si no desde T8 el cual es la salida de un controlador proporcional integral mediante un OP AMP 741 si se trata de una realimentaci n de corriente de armadura se utiliza solo un
68. que el transistor T4 se apague durante un peque o instante de tiempo produci ndose un pulso de voltaje en el colector T4 Como los elementos en los 6 circuitos no son exactamente gt iguales una peque a resistencia variable conectada en el emisor de los transistores sirve para calibrar que el disparo ESA TA ACNE v se produzca en la misma fase en todos loa circuitos de CARO T ta SINCRONIZACION DE MS PULSOS DE DISPARO T Es posible utilizar cualquiera de los 6 tiristores de que dispone el equipo porque se tiene acceso a cualquiera de los circuitos de disparo para escoger el pulso adecuado que dispare el tiristor en la secci n anterior vemos la generaci n del pulso la cual ocurre en cada una de las 6 tarjetas y como son dos pulsos defasados 180 grados los que se producen en cada fase Tendremos en total 6 pulsos defasados 60 grados entre si en la siguiente forma P1 y P4 para la fase A P2 y P5 para la fase B P3 y P6 para la fase C En la figura 3 5 se indica el rango de acci n de cada uno de los pulsos PI 0 a 180 e DO Ae P6 60 0 240 JU ee P2 120 a 300 e P4 180 a 360 P3 240 a 420 es 12Q 10 240 P5 300 a 480 60 Figura 3 5 Rango de acci n de los 6 pulsos de Disparo Como puede verse cada par de pulsos barre los 360 grados de un ciclo de la se al alterna de la fase correspondiente asi cada pulso se mueve desde 0 A 180 grados en la semionda en
69. rella abierta se une la derivaci n central como un punto com n de loe circuito8 de control y cada terminal libre del secundario alimentar a un circuito de disparo correspondiente a la faae a la que est conectado el primario Adem s tenemos los transformadores siguientes Un monof sico de 200 VA para el voltaje DC del campo del motor Uno de 120 a 30 8 V 1 Amp en el secundario para la fuente de 24 V Uno de 120 a 26 9 V 1 Amp en el secundario con derivaci n 26 central para las fuentes de 15 y 15 VDC Uno de 120 a 9 V 1 Amp en el secundario para la fuente de 5 VDC PROTECCION DE SOERECORRIENTES Como protecci n de sobrecorrientes el equipo cuenta con fusibles colocados en cada uno de los transformadores ya sean estos de fuerza o de control los cuales est n indicados en la figura 2 1 y dispuestos f sicament n el panel d fusibles tenemos el Interruptor trif sico SA de 10 Amp y un Interruptor magnetot rmico de 10 Amp monof sico este interruptor va conectado a la salida del convertidor Y en serie con la carga tambien en serie con la carga tenemos m fusible de protecci n que se suele poner de 5 o 10 Amp Se tiene adem s un circuito de protecci n de los tiristores para el dv dt con el objeto de evitar el encendido err neo del tiristor debido al transiente de voltaje se us circuito RC en paralelo con cada tiristor Se usaron resistencia de 33 ohmios 2 5
70. riales Electronicos as entonces una corriente m xima de 10 amperios circular por sus secundarios El transformador A a diferencia de los otros posee dos devanados independientes que proveen 105 voltios cada uno cuando la entrada en el primario tenemos 220 voltios este es el transformador que me permite realizar una conexi n monofasica con tap central tambi n llamada bif sica Se realizaron prueba6 con los transformadores y se observ que al hacer circular 10 amperios por el secundario el voltaje disminu a de 105 a 101 voltios Igual valor se observ para los otros transformadores en menci n 119 105 101 ao yo I x 100 3 81 105 Este valor es permitido como regulaci n standard en dise o de transformadores REFERENCIAS FINALES Anteriormente se mencion las diferentes configuraciones que se realizaron para probar el funcionamiento total del equipo y cuyos diagramas de conecciones constan en el manual del usuario que se provee en el ap ndice B de esta tesis y que adem s pueden ser sacado de un manual de operaciones perteneciente al equipo Ingl s MAWDLEY S EDUCATIONAL THIRISTOR DRIVE EQUIPMENT Algo que no consta en el manual del equipo Ingl s es el medidor digital del ngulo de disparo los controles externos de limitaci n de corriente y de variaci n del Kp Ki Lo cual se realiz como parte integral de esta tesis
71. rriente ofrece una excelente protecci n para el motor durante el periodo de arranque La inclusi n del control externo para variar las constantes KP y KI permitir n incluso controlar la velocidad de motores con diferentes caracter sticas al que se utiliza en esta Tesis 122 Las figuras que muestran las se ales incluidas en el cap tulo 7 permitir n la r pida reparaci n del equipo en caso de da o RECOMENDACIONES A Que el usar una resistencia como transductor de corriente resulta econ mico esto no aisla los circuitos de fuerza de los de control pero pueden evitarse problemas tomando las debidas precausiones si se realizan correctamente las conecciones Bajo la supervisi n del Ayudante Acad mico del Laboratorio indicar al estudiante el seguimiento de la se al de generaci n del pulso de disparo hasta que llega al tiristor para qu pueda tener una mayor comprensi n del funcionamiento del circuito de control y no solo de la parte de fuerza del equipo Seguir cuidadosamente las instrucciones del manual del usuario para evitar da os de grupo especialmente al motor cuando se conecte al mismo APENDICES E A PENDI CE A DATOS TECNICOS 30 12 6 125 LISTA DE MATERIALES Los elementos utilizados para la unidad de disparo compuesta por seis circuitos transistor izados son 30 Transistores SK3444 123A 6 Transistores 5K3024 178
72. s dos ilustraciones siguientes muestran un diagrama general del equipo en el que se aprecia las conexiones de las tarjetas entre ellas y al tablero de conexiones En las ilustraciones restantes se muestra un detalle pormenorizado de cada tarjeta o bloque del equipo que consistir en una foto de la tarjeta obloque y de las que poseen circuiter a se mostrar adem s una ilustraci n de la disposici n de los elementos de la tarjeta Yuna ilustraci n del circuito impreso correspondiente po ES A Vx Vx Pot 3 4 O 24v Ov 1I8v I5v ISOVAC_OV Figura 10 1 Posicionamiento de Tarjetas en el Equipo Tomo Externa de alimentacion ABCN a ENEAN So2 E e Sw 2 Poloridad O Ti 7 o i sbi P4 m o ya REFERENCIA o ar P5 i o 1 el pea IT 10 a SE 138 O FA a ol EU 0 0 0 u DE RAN y a PGI 5 Pro6 al AA LYON GEEH o ME ei ao Ls nO la Figura 10 2a Diagrama General tt 1 155 Panel externo superior A O E il Mos 1 RATA 1 LEE Pot Pot Ta 6 T7 Cont CorrT8 T2 Kp T6 Q O OO O j T5 112 T3 i OO O 1 i U OS E P E A EA AAA e OS Ponel externo PETTTTTTT Sw Displays ER e superior S 3g H H Figura 10 2b Diagrama General 2 W Figura tt 10 3 Foto de ja Tarjeta 1 157 Figura 10 4 Fot
73. s en el panel asi luego esta se al se la conecta por el panel exterior a los terminales G stos son las entradas de una puerta l gica cuya salida me dara la suma de las dos entradas G esta senal ingresara al PIN 2 disparador de un circuito monoestable la salida de este 555 multiplicar con la se al r faga procedente del circuito generador astable asi tenemos entonces una r faga de pulsos cada vez que un pulso de disparo es generado a un ngulo alfa esta r faga tendr aproximadamente 1 5 ms de duraci n luego debemos regresar esta se al digital a su tarjeta anal gica es decir debo elevarle el voltaje de 5 nuevamente a 24 voltios Esto lo hago utilizando un transistor que trabaja en corte y saturaci n entonces ingresar ya al circuito amplificador de pulsos A continuaci n ilustro algunos aspectos del dise o del circuito generador astable En la figura 3 9 se aprecia un 1 555 que se utiliza como multivibrador astable para generar la se al de 10 Khz que es la r faga de pulsos Los tiempos de carga y descarga el 45 per odo y la frecuencia de operaci n de este circuito est calculado as T alto 0 693 Ra Rb C Ro 0 Ra 4 7k T alto 0 039 mseg C 0121 uf T bajo 0 693 Rb C Rb 7 2 K T bajo 0 06 mseg T total 0 1 mseg T f 10 khz 5V Figura 3 9 Generador Astable Pulso de 24 Voltios 220 270 n2
74. te el reloj de los circuitos enlatchadores o circuitos de refrescamiento en otras palabras me dara la frecuencia de muestreo en los display i mi a 360 a 720 a b a 360 a 720 a c d Q 0 Di Q e N o q A Figura 6 8 Se ales rara la oblenci n del reloj del latch a al o La 2 Wi yr o a a Salida del transistor Q6A b Salida del transistor Q6C 2 Salida del circuito diferenciador 1 Salida del Diodo D6B 2 Salida del transistor Q6D oluf DLA Figura 6 9 Circuito del Medidor de Angulo de Disparo CAPITULO V E PRUEBAS DE LAS ETAPAS E En los cap tulos anteriores se vio paso a paso el E funcionamiento del circuito de control del ngulo de disparo del equipo y otros circuitos adyacentes as como las fuentes de alimentacion DC el medidor de ngulo de disparo de los tiristores los circuitos de realimentaci n etc En este cap tulo se trata de mostrar por medio de fotos algunas de las se ales que sirvieron en los anteriores para hacer las explicaciones del caso En cada una de las fotos se va a proporcionar las escalas tanto horizontal tiempo como vertical magnitud de las se ales que aparecen y el punto dentro del circuito en donde fueron obtenidas e trata siempre de ir relacionando en la misma foto las se ales para su f cil comprensi
75. uraciones monof sicas 0 trif sicas E Las tarjetas se dispusieron de manera que permita su f cil acceso y revisi n En los cap tulos siguientes se ir describiendo en detalle las diferentes partes de que esta constitu do el equipo DESCRIPCION GENERAL DEL EQUIPO Con el objeto de facilitar la explicaci n de la8 conecciones a efectuarse en las pr cticas de laboratorio se ha dispuesto los terminales del tablero frontal de conecciones de la misma forma que en el equipo original Ingl s MANDLEY S por lo que solo se tiene acceso a la parte de fuerza ver figura 1 1 Se tiene dos secciones de conecci n en el frente del equipo a La superior figura 1 2 en ella est n loa terminales de los diodoS y tiristores Se tienen 6 diodos nombradoS desde Di a D6 y 6 tiristores desde TH1 a TH6 En serie con cada uno de ellos se tiene una resistencia de 0 75 ohmios 10 W que permite observar la forma de onda de la corriente a trav s de ellos junto a ello8 tenemos terminales que sirven como puntos 19 puntos de observaci n de se ales para el osciloscopio AN Figura 1 1 Vista Frontal del Equipo a Las lineas rotuladas desde Bi a B3 se conectan a llos secundarios de los transformadores de fuerza a trav s de un breaker trif sico de 10 Amp mas no as la l nea B4 que est directamente conectada a la bornera SO que est junto a las dem s borneras que sirven para conecci n de los
76. y el pulso correspondiente que estar presente en el terminal P que como vemos es el inverso pues se lo obtiene a la salida de un circuito inversor y estar dispuesto en el tablero de conecciones en las P estos se conectan por el usuario externamente a las horneras G este pulso invertido disparar un monoestable cuya salida tambi n se la muestra esta salida se la multiplicar con una r fagas de pulsos procedente de un circuito generador astable es la cuarta se al mostrada en la figura 7 6 87 Figura 7 3 Resultados del circuito de disparo a YO grados a Salida del generador de onda cuadrada b Voltaje en el punto A c Voltaje en el punto B d Salida del generador de pulsos Escala horizontal 5 ms div Escala vertical a 10 V div b 20 V div c 20 V div d 20 V div Figura 7 4 Resultados del circuito de disparo az 13 grados a Salida del generador de onda cuadrada b Salida del generador de rampa c Vo ltaje en el colector de T3 d Sal Escal Lida del generador de pulsos a horizontal 5 ms div Escal a vertical a 10 V div b 10 V div c 10 V div d 20 V div Figura 7 5 Resultados del circuito de disparo a 178 grados a Salida del generador de onda cuadrada b Salida del generador de rampa c Voltaje en el colector de T3 d Salida del generador de pulsos Escala horizontal 5 ms div Escala vertical a 10 V div b 10 V div c 20 V div d

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