Manejadores de Potencia

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE CAMPECHE

TSU en Mecatrónica

Dispositivos Analógicos

Unidad 5.

Manejadores de potencia

Alumnos:

Francisco Alceda Lorenzo

4to. Cuatrimestre “A”

Felipe Cabrera Armas

26 de Noviembre de 2015


UNIDAD 5. MANEJADORES DE POTENCIA

Práctica 7: Manejadores de potencia

Estrategia Didáctica: Duración (Hrs): No. Máximo deIntegrantes:

Estudio de casos 6 horas 2Objetivo(s):

Observar con el osciloscopio la modulación de los pulsos Controlar la velocidad del giro de un motor mediante modulación por ancho de pulso

Conocimientos Previos: Circuitos resistivos Análisis de circuitos Electricidad Amplificadores operacionales Capacitancia

Materiales, Equipos y Herramientas:Cantidad Descripción Especificaciones Técnicas

1 Fuente de Voltaje simétrica -12V , +12V1 Osciloscopio1 Protoboard2 Cables1 Motor dc1 Cables de alimentación1 Multímetro3 Diodos 1N41485 Resistencia 22KΩ ,100KΩ,1KΩ.1 Timer 555

Diagramas:

INTRODUCCIÓNEn nuestra carrera hay posibilidad de terminar en alguna empresa resolviendoProblemas con la maquinaria. Quizá ocupemos de manipular motores de corrienteEléctrica, para que tenga un mejor rendimiento. En lo siguiente viene explicadauna práctica que simula el proceso que se lleva acabo para manipular un motor decorriente directa usando el PWM. Haremos una práctica usando el 555 para hacerun PWM y así lograr manipular el funcionamiento de un motor de corriente directa.También lograremos entender lo que sucede con el circuito, dándonos experienciapara poder resolver tipos de problemas con maquinaria.


Marco Teórico.PWMLa modulación por anchura de pulsos (ó PWM, del inglés pulse-width modulation)Es una técnica de modulación en la que se modifica el ciclo de trabajo de unaseñal periódica para, entre otras cosas, variar la velocidad de un motor.El ciclo de trabajo de una señal periódica es el ancho relativo de su parte positivaen relación al período. Cuando más tiempo pase la señal en estado alto, mayorserá la velocidad del motor.Este tren de pulsos, en realidad, hace que el motor marche alimentado por latensión máxima de la señal durante el tiempo en que esta se encuentra en estadoalto, y que pare en los tiempos en que la señal está en estado bajo.FRECUENCIA DE LA SEÑAL PORTADORALa frecuencia de la señal portadora no debe ser elegida alegremente, si no que sedebe tener en cuenta que la relación de amplitudes entre la señal portadora y laModuladora sean tales, que la relación entre la frecuencia de la portadora y la deseñal sea de 10 a 1 como mínimo.APLICACIONESEl abanico de aplicaciones en las que se puede utilizar esta técnica es muyamplio, incluyendo el control de fuentes conmutadas, controles de motores,controles de elementos termoeléctricos, choppers para sensores en ambientesruidosos y algunas otras aplicaciones, tales como el manejo de servos demodalismo. En la actualidadexisten muchos circuitos integrados que integran la función PWM, tales como losMicrocontroladores PIC que hemos utilizado en otros proyectos. Se distinguen porfabricar este tipo de integrados compañías como Texas Instruments, NationalSemiconductor, Maxim, y algunas otras más.PWM utilizado para generar una onda cuasi sinusoidal.En relación a los motores, que es de lo que trata este documento, podemos decirque la modulación por ancho de pulsos es una técnica utilizada para regular lavelocidad de giro de los motores eléctricos. Mantiene el par motor constante y nosupone un desaprovechamiento de la energía eléctrica. Se utiliza, como sunombre lo indica, al controlar mediante algún circuito de potencia el momento alto(encendido o alimentado) y el momento bajo (apagado o desconectado) del motor.Otros sistemas para regular la velocidad modifican la tensión eléctrica, con lo quedisminuye el par motor; o interponen una resistencia eléctrica, con lo que se pierdeEnergía en forma de calor en esta resistencia.


CICLO DE TRABAJORecibe este nombre la relación de tiempos entre el estado alto y bajo de la señalUtilizada. Se expresa como un porcentaje entre el periodo y el ancho del pulso.Cuando el ciclo de trabajo es cercano al 100%, el motor girara a una velocidadcercana a la máxima, ya que la tensión promedio aplicada en sus bornes será casiigual a V. Si el ciclo de trabajo se aproxima a 0%, el motor girara muy despacio, yaque la tensión promedio será casi cero.MOTOR DE CORRIENTE DIRECTAUn motor CC está compuesto de un estator y un rotor. En muchos motores c.c.,Generalmente los más pequeños, el estator está compuesto de imanes para crearun campo magnético.En motores corriente continua más grandes este campo magnético se logra conDevanados de excitación de campo.El rotor es el dispositivo que gira en el centro del motor cc y está compuesto deArrollados de cable conductores de corriente continua. Esta corriente continua esSuministrada al rotor por medio de las "escobillas" generalmente fabricadas decarbón.

Medidas de Seguridad: Mantener libre de objetos ajenos a la práctica el área de trabajo (mochilas,

alimentos, etc.) El alumno debe mantener aislado cualquier parte de su cuerpo, para evitar

una descarga eléctrica. Antes de alimentar cualquier circuito se debe revisar que está

correctamente conectada la fuente de corriente eléctrica. Todo conductor que se utilizará en la práctica debe estar en buenas

condiciones.


Tablas de resultados y graficas



Desarrollo.MATERIALES.

1 Motor de corriente Directa.1 Osciloscopio Digital1Circuito Modulador por Ancho de Pulso Basado en el NE5551Fuente de poder regulable

PROCEDIMIENTO.

El circuito es muy sencillo. Actuando sobre VR1 se modifica la tensión Presenteen el pin 2, cambiando el tiempo de disparo. El diodo D3 sirve para evitar que lacorriente generada por el motor cuando está girando pero no alimentado destruyael transistor. Este montaje sirve perfectamente para pequeños motores decorriente continua, de entre 6V y 12V, con un consumo no mayor a los 300mA o350 mA.Básicamente este circuito es un oscilador atable, esto quiere decir que por el pin 3del NE555 nos genera una señal cuadrada de la misma amplitud que laalimentación.En este circuito nosotros modulamos el tiempo de duración de los semiciclospositivos y negativos, variando el valor de VR1 en este caso conectado al pin 2 delNE555. Al variar la duración del semiciclo positivo dentro del periodo Tcontrolamos la velocidad del motor, mientras más tiempo dure el semiciclo positivomás rápido ira el motor y mientras más corto el semiciclo positivo más lento ira elmotor.


Análisis de resultados o Conclusiones

Si hizo una práctica para ver el comportamiento y funcionamiento de un PWM que

también nos sirve como experiencia al toparnos con alguna maquinaria que

requiera ser manipulada. También aprendemos de los errores que cometamos

para no hacerlos al aplicar el circuito en el trabajo. Siempre es mejor aplicar

también la teoría para poder saber lo que ocurre con el circuito en funcionamiento.

Al haber terminado la práctica adquirimos conocimientos que quizá con la teoría

no era suficiente como para saber. Por tales razones pienso que esta práctica fue

de gran importancia. En esta práctica se observa una de las muchas aplicaciones

que tiene el 555. Que consiste en la modulación por ancho de pulsos (PWM) es

una técnica de modulación en la que se modifica el ciclo de trabajo de una señal

periódica. Bueno esto es precisamente lo que se implementó en esta práctica ya

que con un motor de corriente directa de 8v se hiso que trabajara a diferentes

velocidades, la variación de velocidad se hacía con una potenciómetro de 500K.

Bueno eso fue el objetivo de esta práctica la variación de la velocidad de un motor

de corriente directa.

Como conclusión podemos controlar la velocidad de un motor de corriente directa

manipulando el tiempo de duración del ciclo de trabajo de la señal de control

dentro del periodo T correspondiente a esta señal.

Por tanto a mayor duración del ciclo de trabajo más velocidad ganará el mientras

menos tiempo dure el ciclo de trabajo menor será la velocidad del motor.

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