I.TROCEADOR.

(1)

(2)

I N S T I T U T O T E C N O L O G I C O

de durango

Tesis

“Control de Velocidad de un Motor de CC Empleando un Troceador”

Que para obtener el título de:

Ingeniero en Electrónica

presentan:

Abel Antonio Chávez Hernández José Artemio Barraza Alvarado Francisco de Jesús Soto Huízar

Durango, Dgo. Septiembre, 1997

(3)

(4)

Funcionamiento del troceador con la

(5)

L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

(6)

L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

(7)

L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

(8)

L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V

(9)

--L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V

(10)

--L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V

(11)

--L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V

(12)

--L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V

(13)

--L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V

(14)

--L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V

(15)

(16)

L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V

(17)

--L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V

(18)

--L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V

(19)

L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V

(20)

--L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V

(21)

--L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V

(22)

--L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V

(23)

(24)

L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V

(25)

L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V

(26)

L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V

(27)

L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V

(28)

L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V

(29)

L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V

(30)

L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V +

(31)

L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V +

(32)

--L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V +

(33)

--L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V +

(34)

--L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V +

(35)

--L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V +

(36)

--L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V +

(37)

--L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V +

(38)

--L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

V +

(39)

--Mantenimiento de la corriente en el motor

(40)

L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

(41)

L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

(42)

L

C D

T₂

D_d M

L_m R_m

T₁ D_a

(43)

(44)

Sincronia Rampa



Comparador

Comparador Pulso Enc Aislamiento

Pulso Ap Aislamiento Ta

Te V ref

(fijo)

(45)

(46)

Sincronía

(47)

Al aumentar el voltaje de referencia se produce lo

(48)

Sincronía

(49)

Sincronía

(50)

Sincronía

(51)

Sincronía

(52)

Sincronía

(53)

Sincronía

(54)

Sincronía

(55)

Sincronía

(56)

Una aproximación de un aumento continuo de la

(57)

Sincronía

(58)

(59)

(60)

(61)

Cuando el motor se encuentra en

funcionamiento el transductor entrega

(62)

(63)

(64)

Pulsos de entrada

Base de tiempo

Carga

Limpiado

(65)

(66)

(67)

_a

T(t) w(t)

v_a

R_a L_a

e_g

i_a Ja

(68)

(69)

(70)

(s) N K + S) L + R ( K B) + (Js (s) N = Ve(s) : queda do sustituyen a 2 a a 3 a N (s)

V (s) =

K J

B S + 1

L

R S + 1 BR + K K

a e

3 a

a

a 2 3



  

J/B = Tm Constante de tiempo mecánica.

(71)

 

como L

R es mucho menor que 1 y J

B es mucho

N (s)

V (s) =

K

T S + 1 B R + K K

a

e

3

m a 2 3

mayor que 1;

   2

3 2

3 BRa + K

(72)

F.T. =

N

V

=

K

T S + 1

a

e

m

(73)

Para obtener la constante de tiempo del motor y la constante mecánica se graficó su aceleración

(74)

(75)

63.2%

Tm1 90 V

Tm1 = 0.428 Seg. 63.2% :. 56.88 V

t

0V

(76)

(77)

90 V

36.8 %

Tm

Tm = 1.469 Seg. 36.8 % :. 33.12 V

t

0V

(78)

(79)

L C D T 2 D d M L

m Rm T

1 D

a

V

Generador de pulsos de control

V

Vcc

(80)

KA = AVtroc/ AVcont = 42.28 Voltaje de

troceador

Voltaje de control AVtroc

AVcont

2V 60V

0V

(81)

L C D T 2 D d M L

m Rm T 1 D a V Vcc Generador de pulsos de control

V Medidor

Ganancia del transductor

(82)

RPM

Volts

2V 1000

Avel Av

Kv = Av / Avel. :. Kv = 10.648 mV · Seg / Rad

(83)

Parámetros obtenidos

Ra = 7

La = 70 mH

Tm = Ja/a = 1.469 seg.

(84)

K_a = Ganancia del troceador K_a = 42.28

K_v= Ganancia del transductor K_v =10.648 mVseg./rad

Troceador

(85)

(86)

Diagrama de bloques del sistema de control

+ _ Control Troceador Motor

Velocidad de referencia

Medidor de velocidad

(87)

+ _ Ka

Ve(s)

Kv

Gc(s) + +

T(s)

Km tm 1 s + 1

E(s)

Na(s)

(88)

Función de transferencia del sistema sin perturbación

=

+ T +

N s V s

K K G s

K K K G s S

a

e

m A c

m v A c m

( ) ( )

( )

(89)

Función de transferencia del sistema con perturbación

E s

K K

s s K K K G s

m v

m m a v c

( )

[ ( ₎



   ₁ ₁

(90)

El sistema debe cumplir con las siguientes condiciones:

• ess = 0

• Ve(s) = V / S

(91)

Aplicando el teorema del valor final, y sustituyendo G_c(s) por un controlador P + I

e lim K K

s K K K K

s

ss

s

m v

m m v a p

i                  ₀

1 1 1

1



( )

(92)

+

_ K a

Ve(s)

Kv

Na(s)

K

p(1 + ) 1 t

is

Km t m_{1s + 1}

Diagrama de bloques con el controlador P + I

N s

V s

s K s

K K K K

s K K K K

K K K K

a

e

v

i m

m v a p

i m v a p i

m v a p

(93)

s _s n n       2 1 0 2 2

Ecuación característica de un sistema de segundo grado

K K K K

K K K K K K K K

n

i m

m v a p n

i m v a p

m v a p

( )         

1 2 1

(94)

Para el cálculo de los parámetros del controlador

_m = 1.469 seg.

t_s = 4_m= 5.876 seg.

sustituyendo en las ecuaciones anteriores se obtiene :

(95)

Cálculo de la resistencia y el capacitor del controlador

₁ = R₂C y si C =10 f

R₂ = 181.92 K

K_p = R₂/R₁

(96)

R₂

R₁

C

+ _

R

V_s

V_e

(97)

(98)

Voltaje

Niveles de referencia

Arranque a tensión reducida

(99)

(100)

B NC

NA NA1

(101)

(102)

0 Habilita 1 Deshabilita

Rampa de Arranque

Control de

disparos Aislamiento Th1 P + I

(103)

(104)

Rampa de Arranque

Control de

(105)

(106)

Rampa de Arranque

Control de

(107)

Rampa de Arranque

Control de

(108)

Rampa de Arranque

Control de

(109)

Rampa de Arranque

Control de

(110)

(111)

Rampa de Arranque

Control de

(112)

Rampa de Arranque

Control de

(113)

Rampa de Arranque

Control de

(114)

(115)

(116)

Protección electrónica contra sobreintensidades

(117)

i(t)

Toroide

Circuito sensor

0 = Habilita 1 =Deshabilita

Rampa de arranque

(118)

(119)

M G

Velocidad

Referencia

Control

(120)

M G

Velocidad

Referencia

Control

(121)

M G

Velocidad

Referencia

Control

(122)

M G

Velocidad

Referencia

Control

(123)

M G

Velocidad

Referencia

Control

(124)

M G

Velocidad

Referencia

Control

(125)

(126)

(127)

(128)

Protección contra di/dt

(129)

(130)

(131)

Respuesta del sistema a lazo abierto

(132)

(133)

(134)

(135)

(136)

(137)

T1 T2 T3 T4

Respuesta del sistema a lazo cerrado

Referencia

Velocidad

Control

(138)

Sistema en estado estable

Velocidad

(139)

Velocidad

(140)

Velocidad

(141)

Velocidad

(142)

Velocidad

(143)

(144)

(145)

(146)