SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN EN AC

Franklin Jancovick Varón Huertas Código: 161003027varon95_2011@hotmail.com

Jesús Camilo Villamil Romero Código: 161003029Jesus123vi@hotmail.com

Gabriel Alberto Romero Calderón Código: 161003199gabriel9411@gmail.com

RESUMEN: El siguiente informe sintetiza eltrabajo realizado, en el primer laboratorio en lamateria de Maquinas Eléctricas de la FacultadDe Ciencias Básicas e Ingeniería de laUniversidad de los Llanos. El cual consistió enel diseño e implementación de un sistema dedistribución en AC

1 INTRODUCCIÓN

1.1 CONTEXTO- Marco Flores, plantea la optimización de

sistemas de distribución [1]

- Paulina Mohr, Propone una nuevametodología para la eficiencia de losequipos en línea para los procesos desección en las industrias lácteas. [2]

- Oscar Bullow, Expone sobre la ventajasde las automatización Industrial y elmejoramiento de procesos deproducción.[3]

1.2 OBJETIVOS

Realizar una distribución de diferentesvalores dependiendo de lo solicitado

Determinar la característica principal dela distribución AC

1.3 PROBLEMA

Los sistemas de distribución son muyimportantes tanto en la vida diaria como en laindustria, para ello se nos llevó a trabajar consistemas trifásicos y AC para la compresión delos mismos y entender cuál son las mejoressoluciones para continuar una buena distribución

1.4 MARCO TEÓRICO

AMPLIFICADOR OPERACIONAL: a menudoconocido op-amp por sus siglas en ingles(operational amplifier) es un dispositivoamplificador electrónico de alta gananciaacoplado en corriente continua que tiene dosentradas y una salida. En esta configuración, lasalida del dispositivo es, generalmente, decientos de miles de veces mayor que ladiferencia de potencial entre sus entradas.

INTEGRADO CD4066: posee en su interior 4interruptores bilaterales, los cuales son

Figura 1. Amplificador LM741.

controlados digitalmente por 4 terminales decontrol.

El CD4066 puede manejar señales análogas ydigitales, además es compatible con el CD4016pero se diferencia en que sus interruptoresposeen una menor resistencia

DIVISOR DE TENSIÓN: Un divisor detensión o divisor de voltaje es una configuraciónde circuito eléctrico que reparte la tensión de unafuente entre una o más impedancias conectadasen serie.

Supóngase que se tiene una fuente de tensión Vf,conectada en serie con n impedancias.

RESISTENCIAS PULL-DOWN/UP:

Figura 3. Conexión pull-down

Como se ve en el esquema la resistencia Pull-Down se conecta a tierra ( GND ), de esta

manera cuando el interruptor este abierto lacorriente se dirigida hacia la resistencia dejandoun valor 0 en Vout y si el interruptor esta cerradola corriente se moverá hacia Vout dejando unvalor lógico HIGH.

2 METODOLOGÍA

Para el diseño e implementación de estelaboratorio se utilizó una metodología por fases.

Figura 2. Integrado CD4066

G(13,8v) TX DI

34,5mv*440mv*220mv

13,8mv*440mv*220mv

Fase I

Para el diseño y cálculo del sistema ya que la red dedistribución requerida para este laboratorio es unageneración en AC trifásica con una salida de 13,8v ared de transmisión la cual se podía elegir entre115mv, 250mv, 500mv a red de distribución quedebe de controlar que independientemente del voltajeelegido en la red de transmisión las salidas son34,5mv en la primera red y de 13,8mv en la segundared, al final de cada una de estas dos redes se puedeelegir si la salida es de 440mv o 220mv.

Para ello utilizamos una red trifásica de loslaboratorios para obtener nuestros voltajes entre fase-fase y entre fase-neutro, la cual era de 220v comonuestra generación era de 13,8v realizamos undivisor de voltaje para la obtención de nuestrogenerador, para la mayor parte de nuestro sistema seutilizaron divisores de voltaje cuando era necesarioreducir, después del sistema de transmisióndependiendo de los requerimientos de nuestrosistema se utiliza amplificación con el integradolm741, además de la selección de cada uno de losinterruptores se utiliza el integrado CD4066 oCD4016 para la habilitación de las tres fases paracada uno de los interruptores.

El diseño es el siguiente:

Fase IIEn esta sección se llevara a cabo l implementacióndel laboratorio contemplando a priori los siguientesaspectos:

Evitar conexiones redundantes Reducir la cantidad de elementos empleados

en el montaje Obtener la mayor precisión posible

Reducir las caídas de tensión

MONTAJE:

En la parte inicial del sistema y como se observa enel modelo_ se implementó una conversión devoltaje mediante un divisor de tensión, obteniendo ala salida de este circuito una tensión entre fase yfase de 13,8 V.

Figura 4. Generación

Como se observa en el circuito anterior, existentres potenciómetros que cumplen la función deresistencia variable en el divisor de tensión, puesde este modo podremos variar la resistencia deeste para obtener a la salida el voltaje deseado.

Figura 5. Generación (tres fases)

Sección de transmisión

Para la componente de trasmisión se desarrolló de lasiguiente forma:-Se implementó un sistema de control omultiplexación, pues como es sabido a la salida deeste bloque podríamos tener bien sea 115,250 o 500mV, esto se logra con el uso del integrado CD4066-CD4016, que cumplen la función de switch en elsistema, su estructura interna está compuesta por unarreglo de 4 transistores con sus respectivasconexiones, (colector, base, emisor). Sufuncionamiento es idealmente de switch bi-direccional, luego de polarizar el integrado con Vcc y

Fase 1• DISEÑO Y CALCULO DE LOS

REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA

Fase 2• IMPLEMENTACION

Fase 3• RETIFICACION DE ERRORES POR

PERDIDAS

Fase 4• VISUALIZACION DE DATOS DE

FORMA DIGITAL

GND, es posible habilitar la conducción de colectora emisor generando un uno lógico en base que debeser Vcc-1V<enable<Vcc+1V; sépase que ésteintegrado necesita resistencias de pull-up paraeliminar voltajes parásitos, armónico que puedenafectar el control, las resistencias se deben incorporaren el pin de base o enable, y en el pin de salida biensea colector o emisor.

Figura 6. Integrados de habilitación

Figura 7. Transmisión

Figura 8. Primera conversión

Del circuito de la figura 7 obtendremos a la salidalos tres posibles valores de voltaje en las fases, de lostres primeros divisores de izquierda a derecha seobtendrá a la salida un voltaje de 115 mV, de los tres

divisores siguientes se obtienen 250 mV y de los tresdivisores finales se obtienen 500 mV entre fase yfase, cada enable de los que se pueden visualizar enla figura 6 está encargado de permitir el paso a cadavoltaje respectivo.Distribución

En la sección de distribución como su nombre loindica se llevó a cabo la distribución de lo voltajesde entrada a dos salidas, las cuales a pesar de recibircualquier voltaje de entrada 115, 250, 500 mV,deben generar un mismo nivel de salida. Una salidadel bloque distribución debe entregar 13,8 mVconstantes y la otra 34,5 mV constantes.

Para lograr mantener el voltaje constante en lassalidas de DI, se adoptó la siguiente técnica:

Se decidió incorporar un bloque de habilitación depaso, iguales y en función paralela a las del bloqueTX, pero estas salidas no transmitían a la red desalida si no que por el contrario habilitaban el pasode tres fases hacia una sección de amplificaciónespecífica para cada voltaje habilitado que mantendráuna salida general constante, es decir si se escoge elpaso de 115 mV estas salidas estarán conectadas auna amplificación que pasa de 115 mV a 5Vconstantes, si se escoge 250 mV, esta salida ira a unaamplificación específica para subir de 250 mV a 5V, y de esta manera también con 500 mV.De esta forma las salidas de la amplificación encada caso de voltaje irán a las tres fases principalesde salida, y por consiguiente en esta tendremos 5Vconstantes siempre, con lo cual siempre en cada casosaldrá 13,8 y 34,5 mV.

Figura 8. Amplificación

Figura 9. Amplificación y habilitación

Figura 10. Divisor de tensión (in=5v, out=13,8^34,5mv )

Figura 11. Salida DI

Acceso final

Para el acceso final a la red trifásica de deben tenerdos posibles valores de voltaje, 220 mv y 440 mv, losque se habilitaran en cada caso con el cd4016.Para ello es necesario tomar el voltaje constante de5v e implementar un divisor de tensión queconvierta a 220 y 440 en cada caso.

Figura 12. Salida de 220 y 440

Figura 13. Salida toma final

El circuito funcional es el siguiente:

Figura 14. Circuito final

Finalmente el sistema presentaba el siguiente panelde medida y control de salida:

Figura 15. Visualización física del sistema

Fase III

Para esta fase después de haber implementado elsistema nos dimos de cuenta que al transmitir habíapérdidas por reactancia, por lo tanto en esta etapa nosdedicamos a recalcular e implementar todonuevamente por lo cual fue la etapa en cual nosllevamos más tiempo, además de pérdidas pormalos cálculos en las resistencias empleadaspara los divisores de tensión.

- Para el primer inconveniente que sepresentó se sabe que en la transmisión deelectricidad existen pérdidas, y en el casode corriente alterna la impedancia tendráparte real e imaginaria y el circuito quedescribe una red de transmisión decorriente alterna es el siguiente:

Para disminuir las pérdidas porimpedancia o más exactamente porreactancia, se acortaron las líneas detransmisión, esto reducirá las perdidaspor unidad de longitud.

- Para las perdidas por cálculos de lasresistencias, solo se debió re-calcular lasresistencias, en donde la relación entrelas dos no fuera tan alta, pues si lasresistencias que van a tierra son muypequeñas, la corriente se ira a tierra, ypor esta irse para suplir esta caída decorriente el voltaje baja.

Fase IV

3 RESULTADO

4 CONCLUSIONES

- Al ser la transmisión por AC hayperdidas por el reactancia e impedanciadel cable

- La medición de variables en diferentesequipos al manejar mv los errores sonmuchos más y puede presentar diferenteserrores diferentes equipos de medicion

5 BIBLIOGRAFÍA

[1] Marco Flores Ortiz. “Optimización de laproducción de mezclado de la línea de cauchoindustrial, en la empresa Plasticaucho IndustrialS.A.S”, en el 2009

[2]Paulina Morh Barria,“Propuesta de metodología para la medición deeficiencia general de la sección mantequilla enindustria láctea”, en el 2012

[3] Oscar Bullow Vilchis ,“Automatización Industrial” en el 2009

[4] Ramón Pallas Areny, Sensores yacondicionadores 4ta Edicion.