Práctica 9

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PRÁCTICA 9

CONTROL DE VELOCIDAD DE MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA

1. Objetivo:

Controlar la velocidad de un motor de corriente directa con excitación independiente, utilizando un rectificador trifásico semicontrolado.

2. Introducción:

2.1 Rectificador Trifásico Semicontrolado.

Los semiconvertidores trifásicos se utilizan en aplicaciones industriales hasta el nivel de 120 kW, en los que se requiere de una operación de un cuadrante. Conforme aumenta el ángulo de retraso se reduce el factor de potencia de este convertidor, aunque es mejor que el de los convertidores trifásicos de media onda. En la figura 1(a) se muestra un semiconvertidor trifásico con una carga altamente inductiva, la corriente de carga tiene un contenido de componentes ondulatorias despreciable.

La figura 2(b) muestra las formas de onda de los voltajes de entrada, y del voltaje de salida, de la corriente de entrada y de la corriente a través de los tiristores y diodos. La frecuencia del voltaje de salida es 3fs. El ángulo de retraso,α , se puede variar desde

cero hasta π. Durante el periodo π/6≤ωt< 7π/6, el tiristor T1 tiene polarización

directa positiva. Si T1 se dispara en , T1 y D1

ca v

conducen y el voltaje de

línea a línea empieza a ser negativo y el diodo de marcha libre Dm conduce. La

corriente de carga continuará fluyendo a través de Dm, y T1 y D1

Si no existe un diodo de marcha libre, T

se desactivarán.

1 continúa conduciendo hasta que el tiristor T2 α

π

ωt =5 /6+

se dispara en y la acción de marcha libre a través de T1 y D2

3 / π

α ≤

. Si , cada tiristor conduce durante 2π/3 y el diodo de marcha libre Dm

3 / π

α ≤

no conduce. Las formas de onda de un semiconvertidor trifásico con se muestran en la figura 1.

Si definimos los tres voltajes de línea a neutro como sigue:

t sen V

van = m ω

(

)

CONTROL DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS Página 2       ₋ = 3 2π ωt sen V v_{bn m}

      ₊ = 3 2π ωt sen V

v_{cn m} .

Los voltajes línea a líneas correspondientes son

      ₋ = − = 6 3V sen ωt π v

v

v_{ac an cn m}

ba v       ₋ = − = 6 5 3V sen ωt π v

v_{bn an m}

      ₊ = − = 2 3V sen ωt π v

v

v_{cb cn bn m}

      ₊ = − = 6 3V sen ωt π v

v

v_{ab an bn m}

Donde Vm

Para

es el voltaje pico de fase de una alimentación conectada en estrella.

3 / π

α ≥ y un voltaje discontinuo de salida:

El voltaje promedio de salida se determina a partir de:

( )

( )

v

V_{cd ac m} ω π ω

π ω π π α π π α

π _

    ₋ = =

_∫

_∫

+ ₂ 3 ₆

3 2

3 7 /6

6 / 6 / 7 6 /

=

(

)

π 1 cos

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(a)

(b)

(c)

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3. Material y equipo necesario:

Cantidad Descripción

1 Grupo motor-generador de corriente directa 1 Rectificador trifásico semicontrolado

• Circuito de potencia • Circuito de control 1 Resistencia variable 1 Amperímetro digital

Varios Cables de conexión punta-punta

Varios Cables de conexión punta-caimán cortos 1 Base socket y lámpara de 220 volts 1 Cinta de aislar

1 Fuente de suministro trifásica de 220 volts- 4H 1 Fuente de suministro de 220 volts de C.D. 1 Amperímetro de gancho

1 Voltímetro digital

4. Metodología:

1. Asegurar que el circuito de control y de potencia del rectificador se encuentre en condiciones óptimas de funcionamiento.

2. Asegurar que los fusibles de la toma de corriente trifásica y los cables de conexión estén en buen estado.

3. Conectar el circuito de control, para observar con el osciloscopio los seis pulsos de disparo.

4. Conectar el circuito de la figura 3.

5. Conectar la excitación independiente al motor.

6. Conectar un voltímetro en el voltaje aplicado al motor.

7. Coloque un amperímetro de gancho en una de las líneas del motor.

8. Verificar con otro miembro del equipo, que el circuito esté bien conectado.

9. Energizar el circuito de excitación de 220 volts de C.D., antes de energizar la fuente de C.A. trifásica del rectificador y tomar lecturas de voltaje en la carga.

10. Repita de nuevo su arranque desconectando la fuente de suministro trifásica y obtengan sus conclusiones y observaciones.

11. Desenergice primero la fuente de C.A. y enseguida la fuente de C.D. y desconecte el circuito.

12. Cubra la mesa de trabajo con su funda.

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5. Sugerencias didácticas:

1. Investigar el funcionamiento de un motor de C.D. con excitación independiente. 2. Investigar las ecuaciones del voltaje promedio en las terminales de la armadura,

fuerza contraelectromotriz, par y velocidad.

3. Investigar las ventajas de controlar la velocidad, cuando se aplica el voltaje promedio en las terminales de armadura.

6. Reporte de Resultados:

Mostrar los resultados con fotografías y video (sugerido).

7. Conclusiones y observaciones:

8. Referencias bibliográficas: