proyecto_control de cruce por coseno
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Facultad de Ingeniería
Ciudad Universitaria Cerro de Coatepec s/n C.P. 50100. Toluca México.
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Ingeniería Electrónica
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Control de fase para un motor de CD
Proyecto Final
Electrónica de Potencia I
Equipo 3
Elaborado por:
Jesús Martínez López
Denise Silva Abarca
Elida Florencio Martínez
Fecha: 13 de Enero 2012
Revisado por:
Ing. José Luis Ávila Núñez
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PROYECTO FINAL
Control de cruce por coseno para un motor de CD
OBJETIVO:
Diseñar circuito con etapa de control y de potencia para controlar un motor de CD, en el
que se empleé un rectificador de onda completa con SCR
INTRODUCCIÓN:
MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR:
Material
3 SCR S6025L5
3 Diodos de 3 Amperes
3 Capacitores de 22 nF poliester
3 resistencias de 1 MΩ
3 resistencias de 120 kΩ
3 resistencias de 180 kΩ
3 resistencias de 47 kΩ
1 potenciómetros 100 kΩ
6 TL081_Amplificador Operacional
Transformadores de pulsos
3 SN74LS123_Monoestable
1 motor de CD (9 volts)
3 Transformadores de 12 volts a 3 Amperes
3 Transformadores de 6 volts a 0.3 Amperes
3 TIP121_Transistor BJT Darlington
3 Capacitores 100 nF poliéster
9 Capacitores 100 nF cerámicos
3 Resistencias de 330 Ω
3 Resistencias de 100 Ω
3 Resistencias 1.8 kΩ
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Equipo
Fuente de alimentación: 5 Volts CD
Fuente de alimentación: ±15 Volts CD
Osciloscopio
MARCO TEORICO:
Principio del control de fase
El flujo de potencia hacia la carga, queda controlado, retrasado el ángulo de disparo del
tiristor T1, se muestra los pulsos de compuerta del tiristor T1, y las formas de onda de los voltajes
de entrada y salida.
Figura 1.- Principio del control de fase
Debido a la presencia del Diodo D1, el rango de control esta limitado y el voltaje rms efectivo de
salida, solo puede variar entre el 70.7 % y 100 %, el voltaje de salida y la corriente de entrada son
asimétricos y contienen una componente de C.D.
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DIAGRAMA A BLOQUES:
Figura 2.- Diagrama de Bloques
DESARROLLO:
Diseño de la etapa de control de cruce por coseno
Figura 3.- Circuito integrador para cada una de las fases
𝐼𝑛𝑡𝑒𝑔𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑎𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐺𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟
𝑑𝑒 𝑃𝑢𝑙𝑠𝑜𝑠 𝐶𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝐷𝑖𝑠𝑝𝑎𝑟𝑜
Vsinc
±𝑽𝒓𝒆𝒇
𝑆𝐶𝑅
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El circuito construido en el laboratorio
Figura 4.- Circuito integrador para cada una de las fases construido en el laboratorio
Los resultados obtenidos en el laboratorio con el osciloscopio
Figura 5.- Primera Fase Integrada Figura 6.- Las 3 Fases Integradas
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El circuito del comparador
Figura 7.- Circuito Comparador
El circuito construido en el laboratorio
Figura 8.- Circuito Comparador Construido
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Resultados obtenidos en el laboratorio
Figura 9.- Salida del Circuito Comparador Construido
Figura 10.- Salida del Circuito Comparador Construido
Figura 11.- Salida del Circuito Comparador Construido
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El circuito del monoestable:
Figura 12.- Circuito Monoestable
El circuito construido en el laboratorio
Figura 13.- Circuito Monoestable construido en el laboratorio
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Salida de cada uno de los monoestables
Figura 14.- Disparo generado por el Monoestable construido en el laboratorio
Circuito de disparo para la compuerta del tiristor
Figura 15.- Disparo generado por el Monoestable construido en el laboratorio
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El circuito construido en el laboratorio
Figura 16.-Circuito amplificador de pulso construido en el laboratorio
El circuito construido en el laboratorio
Figura 17.-Circuito amplificador de pulso construido en el laboratorio
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La salida del amplificador de pulso
Figura 18.-Pulso de Disparo amplificado por el TIP122 de cada una de las fases
El disparo que entrega el transformador de pulsos
Figura 19.-Forma de Onda del Pulso de Disparo entregado por el transformador primer fase
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Figura 20.-Forma de Onda del Pulso de Disparo entregado por el transformador segunda fase
Figura 21.-Forma de Onda del Pulso de Disparo entregado por el transformador tercera fase
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El diseño de la red de snubber que protegerá la compuerta del SCR contra el di/dt y dv/dt
Datos
(hojas de especificaciones)
Tc=125° C (temperatura de encapsulado)
Es = 600 V (voltaje pico)
fo = 60 Hz (frecuencia de línea)
Ip = 25 A (corriente rms del SCR)
=0.7 (porcentaje de sobreimpulso)
Se obtiene el punto A
⁄
Punto B = = 0.7
Por lo tanto, el punto C en la tabla de constantes de tiempo normalizadas de Snubber es
Se obtiene le valor de R a partir de:
Entonces:
Si RC= 2µs
C=128.2 nF
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Para determinar la inductancia despejamos L de:
√
L=15.91µH
El diagrama para la red de Snubber se muestra a continuación:
Figura 22.- Circuito de la red de snubber
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El circuito construido en el laboratorio de la red de snubber
Figura 23.- Circuito de la red de snubber
El circuito del convertidor
Figura 24.- Circuito de la red de snubber
X3S6025L
V3
Vout
X2S6025L
V1
+
-
D4
D1N5408
D3
D1N5408
V2
D5
D1N5408
X4S6025L
N
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El circuito completo del convertidor armado en el laboratorio
Figura 25.-Circuito completo del convertidor
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Las formas de onda de salida del rectificador:
Figura 26.-Forma de onda de salida del convertidor a distintos valores de α
Figura 27-Forma de onda de salida del convertidor a distintos valores de α
Figura 26.-Forma de onda de salida del convertidor a distintos valores de α
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Observaciones:
El circuito integrador practico funciona con una ganancia mayor a la unitaria
El comparador da una señal de salida mas nítida si el potenciómetro tiene una
impedancia mayor a los 50 kΩ
El circuito del monoestable SN74LS123N solo puede generar un pulso de salida
aunque las hojas de especificaciones digan que son 2 monoestables
independientes
Se deba de poner un capacitor pequeño para eliminar los picos que puedan
generar los monoestables
La resistencia que se encuentra en la carga en serie con el motor debe de ser de
menor impedancia a los 10 Ω pero con una potencia mayor a los 25 W