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Formato Presentación de propuesta de Proyecto Integrador

UNIVERSIDAD DE LA SALLEVicerrectoría Académica

Facultad de Ingeniería

1. TITULO Y LÍNEA DE LA INVESTIGACION

TITULO(Aprox.20 palabras)

CONTROL ESCALAR APLICADO A UN MOTOR DE INDUCCIÓN PARA TRIFASICO PARA VARIACIONES DE FRECUENCIA.

NATURALEZA DEL PROYECTO

PASANTÍA TRABAJO DE GRADOPRÁCTICA

LINEA DE INVESTIGACION

Innovación y desarrollo tecnológico

Modelación y simulación de sistemas

X

Análisis de riesgos e impactos

Cambio climático y control de la contaminación

CLASIFICACIÓNDURACION EN MESES

4 MESES

INCIDENCIA SOCIAL

POBLACION BENEFICIADA

2. INVESTIGADORES (Proponentes, Director(a) y Asesores interno y/o externos)

Primera Persona (Estudiante) de _1_

Primer apellido AragonSegundo Apellido SoteloNombre(s) Diego AlexisLugar y Fecha de nacimiento

Bogota, 25 mayo 1990

País ColombiaCódigo estudiantil 42091003Correo electrónico [email protected] de identificación Cedula Nº 1010190584Dedicación horas semanales

10 horas

Teléfono (Fijo y Celular) 312 3681400Dirección Calle 24f 82 18

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Código del formatoFI-FTO-01

Versión 00Agosto 22/2011

mailto:[email protected]




3. PALABRAS CLAVE- Máximo cinco (Total: )

Motor asíncrono, PWM, Inversor, pulsos, rectificador, frecuencia, voltaje, torque, carga.

4. RESUMEN EJECUTIVO

Desarrollar toda una plataforma de acceso con una interfaz amigable que permita la operación, monitoreo, configuración y diagnóstico de un sistema de control de velocidad de un motor de inducción trifásico desde cualquier computadora con conexión a Internet. La operación y monitoreo se debe hacer a través de un controlador conectado al sistema, el cual tiene un sistema de comunicación DAQ para recibir comandos y mandar información continuamente. Además, con la finalidad de enriquecer la información que se pueda extraer del monitoreo del controlador y poder realizar diagnósticos más precisos, se pretende tener la posibilidad de observar las formas de onda de los voltajes y corrientes, tanto de alimentación al controlador, como de alimentación al motor.

5. MARCO DE REFERENCIA

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5.1.1 Marco Teórico:

Cuando la corriente atraviesa los arrollamientos de las tres fases del motor, en el estator se origina un campo magnético que induce corriente en las barras del rotor. Dicha corriente da origen a un flujo que al reaccionar con el flujo del campo magnético del estator, originará un para motor que pondrá en movimiento al rotor. Dicho movimiento es continuo, debido a las variaciones también continuas, de la corriente alterna trifásica. Solo debe hacerse notar que el rotor no puede ir a la misma velocidad que la del campo magnético giratorio. Esto se debe a que a cada momento recibe impulsos del campo, pero al cesar el empuje, el rotor se retrasa. A este fenómeno se le llama deslizamiento. Después de ese momento vendrá un nuevo empuje y un nuevo deslizamiento, y así sucesivamente. De esta manera se comprende que el rotor nunca logre alcanzar la misma velocidad del campo magnético giratorio. Los motores de corriente alterna y los de corriente continua se basan en el mismo principio de funcionamiento, el cual establece que si un conductor por el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un campo magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético. El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corriente eléctrica que circula por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades magnéticas, que provocan, debido a la interacción con los polos ubicados en el estator, el movimiento circular que se observa en el rotor del motor. Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por un conductor produce un campo magnético, además si lo ponemos dentro de la acción de un campo magnético potente, el producto de la interacción de ambos campos magnéticos hace que el conductor tienda a desplazarse produciendo así la energía mecánica. Dicha energía es comunicada al exterior mediante un dispositivo llamado flecha. PARTES Y FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR ELÉCTRICO TRIFÁSICO. Independientemente del tipo de motor trifásico del que se trate, todos los motores trifásicos convierten la energía eléctrica en energía mecánica. 1. El estator: está constituido por un enchapado de hierro al silicio, introducido generalmente a presión, entre una carcasa de hierro colado. El enchapado es ranurado, lo cual sirve para insertar allí las bobinas, que a su vez se construyen con alambre de cobre, de diferentes diámetros. 2. El rotor: es la parte móvil del motor. Está formado por el eje, el enchapado y unas barras de cobre o aluminio unidas en los extremos con tornillos. A este tipo de rotor se le llama de jaula de ardilla o en cortocircuito porque el anillo y las barras que son de aluminio, forman en realidad una jaula.

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3. Los escudos: están hechos con hierro colado (la mayoría de veces). En el centro tienen cavidades donde se incrustan cojinetes de bolas sobre los cuales descansa el eje del rotor. Los escudos deben estar siempre bien ajustados con respecto al estator, porque de ello depende que el rotor gire libremente, o que tenga arrastres o fricciones. TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DEL MOTOR ELÉCTRICO TRIFÁSICO Si el rotor tiene la misma velocidad de giro que la del campo magnético rotativo, se dice que el motor es síncrono. Si por el contrario, el rotor tiene una velocidad de giro mayor o menor que dicho campo magnético rotativo, el motor es asíncrono de inducción. CONTROL ESCALAR DE VELOCIDAD El control escalar es una forma común para los controles de velocidad de las unidades de frecuencia variable usados en la industria. En este control escalar el motor se alimenta con una frecuencia variable de las señales generadas por modulación de ancho de pulso de un inversor. Al usar micro controlador la relación v/f se mantiene constante para obtener así un par constante en todo el rango de operación de los motores. Dado que las variables de entrada se controlan, se conoce esto como control escalar, esta solución se convierte en un recurso a bajo costo y fácil de implementar, siendo así el control escalar ampliamente utilizado. VARIADORES DE VELOCIDAD Un variador es un dispositivo electrónico que se encarga de variar al relación V/f, la cual permite regular el estado de un motor, mediante la alteración de esta relación. Funcionamiento; Su funcionamiento se basa en la siguiente fórmula: RPM = 120 * F/P f = frecuencia de la fuente.p= número de polos.

6. ANTECEDENTES (Estado del Arte)

CONTROL ESCALAR DEL MOTOR ASINCRONICO, ANGEL VERNAVÁ:

El control PWM-Senoidal de la máquina asincrónica presenta una excelente prestación solamente para las aplicaciones donde no son necesarias una elevada exigencia dinámica ni una gran precisión en el control del Torque o la velocidad, específicamente se logran tolerancias del orden del 0.1% las cuales son aceptables para aplicaciones industriales en Forzadores de aire; Bombas hidráulicas; Cintas transportadoras; Elevadores; Tracción; etc. Cuando se requiere mayor precisión, como el necesario en los Trenes de

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laminación; Decapado continuo; Fabricación de papel; Bobinadoras combinadas; etc, este control no satisface en la precisión requerida y su respuesta dinámica es lenta. El motivo es que no se logra controlar en forma independiente el Torque y el flujo de la máquina y por tanto no supera la prestación que presentan los motores de corriente continua.

Pueden implementarse otras realimentaciones para lograr un funcionamiento más preciso del motor, actuando sobre el PIC, por ejemplo se puede medir la velocidad real del motor con un encoder y luego adaptando este valor se debe ingresar al PIC para corregir la diferencia existente.

El control de parada puede lograrse con un freno mecánico, o bien electrodinámico. En este último caso se puede hacer por chopeado, con un transistor de potencia en serie con una resistencia cortocircuitando el bus de continua. De esta manera, en cada final de un proceso, el PIC deja de emitir las señales de excitación y habilita el freno que es

alimentado con la energía cinética de la máquina, si bien este método se emplea

Solamente cuando las paradas no son muy repetitivas.

CONTROL ESCALAR DE VELOCIDAD DE UN MOTOR TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN, DANIEL FELIPE URRESTE:

El control por frecuencia es uno de los métodos que presenta características ideales para el control de velocidad del motor de inducción. Para el diseño del inversor de frecuencia variable, es necesario disponer de una parte de potencia, la misma que ha sido debidamente dimensionada de acuerdo a la potencia con que se va a trabajar.

GUÍA TÉCNICA - MOTORES DE INDUCCIÓN ALIMENTADOS POR CONVERTIDORES DE FRECUENCIA PWM.

El rápido avanzo de la electrónica de potencia ha permitido que motores de inducción, tradicional solución para accionamientos de velocidad continua, sean utilizados con suceso también en aplicaciones que requieran variación de velocidad. Pero, en estos casos, el motor no debe ser alimentado

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directamente por la red (senoidal), sino por medio de un convertidor estático de frecuencia.La utilización de motores de inducción con convertidores electrónicos presenta grandes ventajas tanto energéticas cuanto económicas, cuando comparada con otras soluciones existentes para aplicaciones industriales de velocidad variable. Sin embargo, el uso del convertidor trae consecuencias, para las cuales los fabricantes de motores necesitan estar atentos.Así siendo, el creciente número de aplicaciones con motores de inducción operando en régimen de velocidad variable - accionados por convertidores PWM - exige el buen entendimiento del sistema de potencia como un todo y de las interacciones que ocurren entre las partes que lo constituyen (red – convertidor – motor – carga).

7. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Diseñar y simular un control escalar de velocidad de un motor trifásico de inducción, desarrollando un módulo de características aplicables en la industria, permitiendo un amplio rango de control de velocidad. Se debe cumplir con los siguientes requerimientos:

El control de velocidad se debe realizar por medio del control de frecuencia.

Se debe comprobar el funcionamiento del sistema en un rango comprendido entre los 3 Hz y los 60 Hertzios.

8. OBJETIVO GENERAL

Realizar un sistema que permita la operación, monitoreo, configuración y diagnóstico de un sistema de control de velocidad de un motor de inducción trifásico.

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8.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS, DELIMITACION Y JUSTIFICACION

8.1.1 Objetivos Específicos Implementar un sistema de arranque para el motor asíncrono basado en la

variación de frecuencia. Modular una red trifásica mediante sistemas de pulsos PWM. Crear un sistema de control que permita el registro de actividad de motor y

variaciones del mismo.

9. METODOLOGÍA (Presentarlo por fases, anexando un diagrama de flujo)

10. FUENTES DE INFORMACION BIBLIOGRAFICA

10.1 Libros (YASKAWA, IDM DRIVER, TD serial # 181, 2002). (UNICO, Instruction manual, 2009).

10.2 Cibergrafía

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Control escalar de velocidad de un motor trifásico de inducción, Daniel Urrestre.

Control escalar del motor asincrónico, Daniel Vernava. Guía Técnica, Motores de inducción alimentados por convertidores de

frecuencia PWM.

11. Cronograma con actividades detalladas por semana

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