Control Automático Automático Industrial Control de Velocidad de Motor Universal mediante el uso de Triac BT136 Pablo A. Ambrosi – miembro miembro estudiante IEEE, Luis E. García – miembro miembro estudiante IEEE
Abstract — — En este informe se presenta el uso del Triac BT136 para realizar el control de la velocidad de un motor universal.
Índice de Términos — Motor, Motor, Potenciómetro, Triac.
I. INTRODUCCION Controlar el arranque, la velocidad y el frenado de un motor es de suma importancia en los procesos que se dan a diario en la industria, el control de la velocidad de un motor se puede realizar mediante el uso de elementos de electrónica de potencia como el Triac. La principal utilidad del triac resulta ser como un regulador de potencia entregada a una carga, en corriente alterna.
II. OBJETIVOS
Verificar el funcionamiento del Triac en el control de velocidad de un motor universal AC
III. MATERIALES
3 resistencias: 100 ohm, 47 y 100 kohm; a 1 Watt 1 potenciómetro de 1 Mohm. 3 Capacitores cerámicos de 0,1uF/400V. Cables de conexión. 1 Protoboard. Motor Universal AC (motor de máquina de coser 110V) o Foco incandescente de 100 Watts Boquilla.
Fig1. Símbolo del triac, tiristores en antiparalelo y estructura interna de un Triac [1]. La aplicación de los triacs, a diferencia de los tiristores, se encuentra básicamente en corriente alterna. Su curva característica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes. Esto es debido a su bidireccionalidad, su principal utilidad de es de trabajar como regulador de potencia entregada a una carga, en corriente alterna. El encapsulado del triac es idéntico al de los tiristores [1].
TRIAC BT136
IV. MARCO TEÓRICO . A.
Triac
Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento: bloqueo y conducción. Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso, por ello, al igual que el diac, es un dispositivo bidireccional. Conduce entre los dos ánodos (A1 y A2) cuando se aplica una señal a la puerta (G). Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo. Al igual que el tiristor, el paso de bloqueo al de conducción se realiza por la aplicación de un impulso de corriente en la puerta, y el paso del estado de conducción al de bloqueo por la disminución de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH). [1] La prueba del funcionamiento del circuito se realizó en el lab de la U. De Cuenca; bajo pedido del Ing. Martín Ortega docente de la cátedra de Control Automático Industrial; e-mail de sus autores:
[email protected],
[email protected].
Fig2. BT136 disposición de terminales [4]. Este dispositivo (TRIAC) es equivalente a dos TIRISTORES, (SCR) conectados en paralelo, su función es la de [Interruptor eléctrico|[interruptor]] o switch electrónico en corriente alterna solamente. Tiene 3 terminales MT1 – MT2 MT2 y (Gate) o Puerta, MT1 y MT2 son los terminales que cierran el circuito a alimentar, el terminal G (Gate), es el de puerta o cebador aplicando un voltaje a este terminal pasamos a tener continuidad entre MT1-MT2 alimentando la carga, la cual puede ser un motor eléctrico, bombilla, etc. La intensidad de la corriente y voltaje de la señal a aplicar en G, es del orden de 1 a 2 V y 0,03 a 0,05 A [4].
Tabla1. Datos Técnicos [4]
B . Motor Universal
El motor universal se denomina así por ser el único motor que puede conectarse tanto a corriente alterna como a corriente continua. Cuando el motor universal se conecta a la corriente continua con una carga constante, la velocidad y la potencia aumentan proporcionalmente con el voltaje aplicado. Cuando este motor se conecta a la corriente alterna con carga constante, la velocidad y la potencia aumentan proporcionalmente con el voltaje aplicado a partir de los 3000 r.p.m. (revoluciones por minuto) En el motor universal la velocidad dada para un voltaje en corriente alterna es inferior que la que se obtendría si se aplica el mismo voltaje pero en corriente continua. Los motores universales se construyen para potencias menores a los 0.5 CV (caballos vapor) y velocidades de hasta 3000 r.p.m. y presentan un buen rendimiento. El principio de funcionamiento de este motor eléctrico está determinado por el efecto motor que produce un conductor recorrido por una corriente eléctrica y que está sometido a un campo magnético. Por acción magnetomotriz existirá un desplazamiento y por ende una rotación [2].
Características: 1. Funciona con corriente alterna y con corriente directa Posee un par de arranque muy elevado 2. La velocidad es directamente proporsional a la corriente 3. Se utiliza en herramientas manuales, electrodomésticos 4. Para invertir el sentido de rotación, se invierte el sentido de la corriente en cualquiera de los bobinados [2].
Principio de funcionamiento:
El motor eléctrico universal basa su funcionamiento en la ley de Laplace. El bobinado inductor y el bobinado inducido están conectados en serie. Al ser recorridos por una corriente, el bobinado inductor forma el campo magnético y el inducido por la ley de Laplace, al ser recorrido por la corriente y sometido a la influencia del campo magnético inductor, se desplaza, dando origen al giro del rotor. Si aumenta el campo aumenta la fuerza, aumenta la velocidad. El campo magnético que produce la bobina inducida, provoca una deformación del flujo inductor llamada reacción del inducido. En corriente alterna (CA) o en corriente directa (CD) el sentido se mantiene por la acción momentánea de cada alternancia en particular. En CA produce una f.c.e.m. (fuerza contra electromotriz) por efecto transformador y por efecto generador. En CD sólo por efecto generador [2].
Fig3. Motor universa – Motor de máquina de coser [4].
V. DESARROLLO Esquema:
Cálculo de la corriente al gate: La corriente mínima para que se active el triac debe ser de 2.5 A por tal motivo se realizan los cálculos de las resistencias. R1=100K Ω R2=47K Ω R3=1MΩ Sabiendo que la resistencia R3 es variable debemos calcular la corriente del gate. 1 = 1 1 1 + + 1 2 3 =
1
1 1 + 147 1 = 128Ω
VII. CONCLUSIONES
Por lo tanto, esa es la resistencia limitadora, ahora encontramos la corriente del gate: =
=
120 128Ω
= 0.93
Con esa corriente no se activará el triac, de este modo mientras conforme reducimos el valor de la resistencia, la corriente aumentará.
=
1 1 1 + 100 47
= 32Ω =
=
120 32Ω
= 3.75
Con el conjunto de resistencias, el potenciómetro y el Triac se realiza la variación de la velocidad del motor. El Triac entra en operación siempre y cuando se supere su corriente mínima de disparo. El potenciómetro actúa como el variador de velocidad y de luminosidad del foco. Los condensadores en el circuito actúan como filtros para los picos de voltajes que se producen en las tres etapas del circuito. En caso de no existir un motor universal, las pruebas se pueden r ealizar con una boquilla y un foco incandescente. La variación de velocidad de motor será igual a la luminosidad emitida por el foco incandescente.
VIII. R ECOMENDACIONES
Con este valor de corriente se activará el gate, es decir la resistencia variable esta en su mínimo valor y tenemos la máxima corriente.
Revisar la simbología de conexión y catálogos o datashets de los elementos para evitar el mal uso de estos.
R EFERENCIAS Electronicafacil.net. (2018). El triac. [online] Available at: https://www.electronicafacil.net/tutoriales/El-triac.php [Accessed 8 May 2018]. [2] Electrónica Unicrom. (2018). Motor eléctrico Universal Constitución, funcionamiento, velocidad - Electrónica Unicrom. [online] Available at: https://unicrom.com/motor-universal-funcionamientovelocidad/ [Accessed 8 May 2018]. [3] Aprendiendofacilelectronica.blogspot.com. (2018). Variador de velocidad AC con Triac y PIC - Parte I : Funcionamiento. [online] Available at: http://aprendiendofacilelectronica.blogspot.com/2016/01/ variador-de-velocidad-ac-con-triac-y.html [Accessed 8 May 2018]. [4] Ecured.cu. (2018). Triac BT136 - EcuRed. [online] Available at: https://www.ecured.cu/Triac_BT136 [Accessed 8 May 2018]. [1]
IX. BIOGRAFIA Imagen1. Fotografía del montaje de los elementos en el protoboard.
VI. FUNCIONAMIENTO El conjunto resistencia R3 y condensador C3 se utiliza para filtrar picos transitorios de alto voltaje que pudieran aparecer. Otro conjunto de elementos está compuesto por el potenciómetro P y el condensador C2, y éstos son los componentes mínimos necesarios para que el triac sea disparado. El triac se encarga del control del paso de la corriente alterna a la carga conmutando entre los estados de conducción (pasa corriente) y corte (no pasa corriente) durante los semi-ciclos negativos y positivos de la señal de alimentación (110 VAC). Esto permite que se pueda tener control sobre la cantidad de corriente que pasa a la carga y así la potencia que, en ésta, se va a consumir.
Pablo A. Ambrosi, estudiante de 4to año de la carrera de Ingeniería Eléctrica en la Universidad de Cuenca, Bachiller Físico – Matemático en la Unidad Educativa Experimental Naval Jambelí.
Luis Emilio García Pesantez Estudiante de la Universidad de Cuenca, Cuenca Ecuador, Secundaria Unidad Educativa Técnico Salesiano año de nacimiento 1994 correo electrónico
[email protected].
