UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERIA MECÁNICA
INFORME Nº4
TEMA: Variador de velocidad de un motor de
tensión alterna
Integrantes: o o
SUAÑA CAPCHA INGRY AARON LAPA MOSOCOSO
20132600J 20145513C
Docente
:
Ing. Huamani Huamani, Edilberto
Curso
:
Electrónica de Potencia / ML839
Sección
:
B
Ciclo
:
2017-I
Fecha
:
07 de julio del 2017
ELECTRÓNICA DE POTENCIA ML 839
UNI – FIM
I. INTRODUCCIÓN El presente informe se presentara los resultados obtenidos de la experiencia “VARIADOR DE VELOCIDAD DE UN MOTOR DE CORRIENTE ALTERNA”. En esta experiencia se ha querido
obtener la variación en la velocidad de un motor AC a partir de la regulación del ángulo de disparo de un TRIAC que a su vez es controlado por un DIAC. En este sentido, a partir de la regulación de un potenciómetro o reóstato, se ha podido obtener la variación del voltaje de entrada del motor lo que conlleva a la regulación de su velocidad. Es así que se realizaron dos circuitos. En el primero, se hizo la variación de la intensidad luminosa de un foco incandescente de 100W. En el segundo circuito se hizo la variación de la velocidad propiamente dicha de un motor de corriente alterna. Los resultados de esta experiencia son los valores del potenciómetro para los cuales el foco y/o el motor esta o bien encendido, apagado o en su máxima intensidad y/o velocidad. Asimismo, se muestran las gráficas obtenidas en el osciloscopio.
1
ELECTRÓNICA DE POTENCIA ML 839
UNI – FIM
II. OBJETIVO Diseñar e implementar un circuito que permita variar la velocidad de un motor AC.
III. EQUIPOS Y MATERIALES USADOS EN EL LABORATORIO Osciloscopio digital
Fig. N° 1 Osciloscopio Marca Tektronix Modelo TDX 2022C
Multímetro digital
2
ELECTRÓNICA DE POTENCIA ML 839
UNI – FIM
01 DIAC 1N5758 o su equivalente
01 PROTOBOARD
01 foco AC y un motor AC
3
ELECTRÓNICA DE POTENCIA ML 839
UNI – FIM
01 Condensador de 0.22uF.
01Resistencia de 10k y 2W.
02 potenciómetros de 100K y 2W c/u.
02 interruptores.
4
ELECTRÓNICA DE POTENCIA ML 839
UNI – FIM
VI. CUESTIONARIO En la siguiente tabla se detallan los datos obtenidos en la experiencia y las potencias y resistencias de carga que se desprenden de los mismos. Tabla2. Datos obtenidos en la experiencia.
Para en foco Estado Rp=100kΩ incandescente Encendido Rp=91kΩ
Para el motor Al conectar el motor, la señal a la salida no se observa bien
Circuito a implementar: 1. Encendido del foco SW1
FOCO o MOTOR R1
10K
220V R2 60Hz
DIAC 200k
SW2 TRIAC 2N5444 1N5758
0.22uF
Fig. N° 2 Circuito a implementar
5
ELECTRÓNICA DE POTENCIA ML 839
UNI – FIM
Luego, pasamos a calcular teóricamente las potencias para los diferentes valores de Rp. * Calculamos la potencia para un potenciómetro de 91K Datos usados en el experimento: C=0.022uf R1=10k Rp=91KΩ Se tiene que:
= = 120.572∠90ᵒ 220∠0ᵒ = 1+∠0ᵒ+∠90ᵒ ̅ 220∠0ᵒ = 101∠0ᵒ+120.572∠90ᵒ ̅ 220∠0ᵒ = 157.2851∠50.047ᵒ ̅ ̅ = 1.3987∠50.047ᵒ = 1 ∠90ᵒ∗ ̅ = 120.572∠90ᵒ∗ 1.3987∠50.047ᵒ = 168.6481∠39.95ᵒ = 168.6481√ 2sin 39.95ᵒ = + = 32 +1.3 = 33.2 168.6481√ 2sin 39.95ᵒ = 33.2 ∴ = 47.951ᵒ = 2 2 ∫.°°(220√ 2sin) = 207.77 2 07. 7 7 = = 44.74 = 964.88
Hallando el ángulo de disparo del Triac:
El TRIAC se dispara cuando:
6
ELECTRÓNICA DE POTENCIA ML 839
UNI – FIM
2. Para el foco incandescente: SW1
FOCO o MOTOR R1
10K
220V R2 60Hz
DIAC 200k
SW2 TRIAC 2N5444 1N5758
0.22uF
Fig. N° 3 Circuito para el foco
De este circuito se tiene que:
= 0.22× 10− × 2 × × 60 = 12.0572 = 110 12.0572kΩ 220 = ∗ = 10.01220∠0° 12.0572 = 14.038∠50.3 ° = × = 169.268 ∠39.69° 169.268 ×√ 2 ×sin 39.69 = + = 32 = 1.3 = 47.6862° ° 1 = × ∫ 220 ×√ 2 × sin ×
Se tiene que la impedancia equivalente cuando R = 260 kΩ es:
Entonces la corriente será:
Así, el voltaje en el condensador será:
Ahora, del circuito se desprende que:
De los datos obtenidos en los Data sheet del DIAC y de TRIAC
Resolviendo, se obtiene que:
Hallando el valor eficaz del voltaje:
7
ELECTRÓNICA DE POTENCIA ML 839
UNI – FIM
= 207.959 3. Para el motor: SW1
FOCO o MOTOR R1
10K
220V R2 60Hz
DIAC 200k
SW2 TRIAC 2N5444 1N5758
0.22uF
Fig. N° 4 Circuito para el motor
8
ELECTRÓNICA DE POTENCIA ML 839
UNI – FIM
De este circuito se tiene que:
= 0.22× 10− × 2 × × 60 = 12.0572 = 2512.0572kΩ 220 = ∗ = 25 12.2200572 = 7.9263⁄25.7475° = × = 95.5692⁄64.2525 ° 95.5692 × √ 2 × sin 64.2525 = +
Se tiene que la impedancia equivalente cuando R = 15 kΩ es:
Entonces la corriente será:
Así, el voltaje en el condensador será:
Ahora, del circuito se desprende que:
De los datos obtenidos en los Data sheet del DIAC y de TRIAC
9
ELECTRÓNICA DE POTENCIA ML 839
UNI – FIM
= 25 = 1.35 = 79.6° ° 1 = × ∫ 220 ×√ 2 × sin × = 172.4293
Resolviendo, se obtiene que:
Hallando el valor eficaz del voltaje:
1.
Determinación del ángulo de disparo cuando se enciende el foco
Utilizando el osciloscopio se obtuvo la señal en la carga (foco) siguiente:
10
ELECTRÓNICA DE POTENCIA ML 839
UNI – FIM
Amplificando la imagen:
Se observa que se tiene V/D=10V,T/D=2ms Para el tiempo de disparo:
= = =
2.64ms
Luego se sabe que: 2.64ms---------------X° 16.65ms-------------360°
Entonces:
= 2.16.64∗360° 6666 = 57.024 °
el ángulo de disparo es 57.024°
11
ELECTRÓNICA DE POTENCIA ML 839
UNI – FIM
2. Determinación del ángulo de disparo cuando se Atiene la máxima intensidad en el foco
Utilizando el osciloscopio se obtuvo la señal en la carga (foco) siguiente:
Para visualizar el ángulo de disparo, amplificamos la imagen:
Se observa que se tiene V/D=10V,T/D=3.32ms Para el tiempo de disparo:
= = =
1.328ms
Luego se sabe que: 1.328ms---------------X° 16.65ms-------------360°
12
ELECTRÓNICA DE POTENCIA ML 839 Entonces:
UNI – FIM
= 1.316.28∗6666360° = 28.7135 °
el ángulo de disparo es 28.7135° 3). Determinación del ángulo de disparo cuando se enciende el motor
Utilizando el osciloscopio se obtuvo la señal en la carga (foco) siguiente:
La señal en el osciloscopio del motor, está totalmente distorsionada por el ruido, por lo que atraves del osciloscopio no se obtienen resultados precisos. Cuando se armó el circuito se cambiaron todos los cables de unión por los cables con cocodrilo, para evitar que se quemen los conductores.
13
ELECTRÓNICA DE POTENCIA ML 839
UNI – FIM
Porcentaje de error, para el tiempo de disparo: Tiempo de disparo Mediante el osciloscopio teórico % error Foco encendido 2.64ms 2.2199ms 18.92% Foco incandescente 1.328ms 2.2076 ms 39.84%
V. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
- Durante la regulación del potenciómetro para encender el foco, se observo que para una resistencia del potenciómetro menor que la requerida para el disparo no hay una señal con el disparo del triac, en el osciloscopio - Cuando se aumenta la resistencia del potenciómetro el voltaje pico-pico, mostrado en el osciloscopio aumenta - Para ángulos de disparos altos, el motor tendía a apagarse automáticamente a pesar de que no se llegaba a 180°. Esto se podría explicar porque no se alcanzaba la potencia necesaria para que funcione. - Empleamos el circuito de rectificación controlado en una carga resistiva (Foco) y otra resistiva inductiva (motor AC). VI. BIBLIOGRAFÍA
Muhammad H. Rashid. Electrónica de potencia: Circuitos, Dispositivos y Aplicaciones. Pearson: Prentice Hall. Tercera edición.
Maloney Thimoty. Electrónica Industrial Moderna.
14