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7/31/2019 accionamiento

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1. CONCEPTO DE ACCIONAMIENTO Y DIAGRAMA DE BLOQUES

Teniendo en cuenta lo antes expuesto, puede definirse el accionamientoeléctrico como el conjunto de dispositivos diseñados para convertir energía

eléctrica en mecánica y controlar eléctricamente este proceso de conversión.

2. seleccione de un accionamiento eléctrico automatizado decuerdo a criterios de selección técnico-económico.

Inversión (tanto económico como humano). Amortización (recuperar o compensar los fondos invertidos).



3. seleccione de un accionamiento eléctrico automatizado decuerdo a criterios de selección de indicadores de velocidad.

Indicadores fundamentales del control de velocidad en los accionamientoseléctricos

Debe aclararse que por control de velocidad se entiende el cambio intencional de lavelocidad del accionamiento con el objetivo de realizar determinado proceso y no debeconfundirse con la variación de velocidad que sufren los motores eléctricos antevariaciones en la carga. Para estudiar el control de velocidad en los accionamientoseléctricos se comenzará explicando los indicadores o parámetros fundamentales quepermiten evaluar cada método de control.

Estos son: 1) el diapasón del control. 2) la gradación del control. 3) la factibilidadeconómica. 4) la estabilidad de la operación. 5) la dirección del control y 6) la cargapermisible.

EL DIAPASÓN DEL CONTROL.

El diapasón del control de velocidad que se simboliza con la letra D se determinadividiendo la velocidad máxima de operación necesaria entre la mínima:

(1.48)

A veces, el diapasón se expresa en forma de proporciones tales como 4: 1, 10: 1, 20:1, etc.

LA GRADACIÓN DEL CONTROL.

La gradación del control indica la cantidad de velocidades estables de operación delmétodo y se expresa cuantitativamente mediante el factor gradación.

(1.49)

Donde W n es la velocidad en el paso n del control y W n-1 la velocidad en el paso n-1.Este indicador da idea de lo continuo (suave) o discreto que es un método de control

de velocidad.

LA FACTIBILIDAD ECONÓMICA.

La factibilidad económica evalúa los factores de orden económico que caracterizan almétodo en cuestión. Entre ellos pueden mencionarse el costo de inversión, el costo deexplotación, la fiabilidad, etc. La eficiencia el factor de potencia del método de controlde velocidad ayuda a esta factibilidad.

LA ESTABILIDAD DE LA OPERACIÓN

La estabilidad de la operación se refiere a la capacidad que posee el método decontrol de velocidad de mantener la velocidad en el valor deseado ante agentesperturbadores externos de los cuales el más importante es la variación de la carga



mecánica. Este indicador puede evaluarse mediante la rigidez de la característicamecánica o el denominado estatismo de la característica mecánica definido por laexpresión

(1.50)Donde Wo es la velocidad de vacío y Wn la velocidad nominal del rotor en el métodode control estudiado.

LA DIRECCIÓN DEL CONTROL.

La dirección del control se refiere a si la velocidad puede variarse por encima, pordebajo o en ambos sentidos de la velocidad base, la cual es la correspondiente a lacaracterística natural en condiciones nominales.

LA CARGA PERMISIBLE.

La carga permisible se refiere a evaluar para qué tipo de carga es adecuado el métodode control de velocidad estudiado. Por ejemplo, algunos métodos son aplicables acargas de momento constante, otros a carga de potencia constante, etc. Esto nosignifica que cualquier accionamiento eléctrico no pueda mover cualquier cargamecánica, sino que existen métodos de control de velocidad que no pueden serutilizados.

4 .métodos de control de velocidad en los motores de CD

Shunt

1. Variando la resistencia en serie con la armadura Rex2. Variando el flujo magnético Ф. 3., Variando la tensión aplicada U.

1. Variando la resistencia en serie con la armadura Rex

2. Variando el flujo magnético Ф



3., Variando la tensión aplicada U.

Paralelo

Insertar resistencias en serie.

El debilitamiento del campo.

5 .métodos de control de velocidad en los motores de AC

1) por variación de la tensión.2) por variación de la frecuencia.3) por cambio del número de polos.4) por inserción de resistencia en el rotor.5) por introducción de una fem adicional en el circuito del rotor.

1) por variación de la tensión.

2) por variación de la frecuencia.



4) por inserción de resistencia en el rotor.

6. CARACTERISTICAS VOLTI/AMPERICAS DE BJT

Hasta 1200V a 400A con una caída de voltaje entre 0,5 y 1,5.



7. CARACTERISTICAS VOLTI/AMPERICAS DE MOSFET

Hasta 1000V a 50A

8. CARACTERISTICAS VOLTI/AMPERICAS DE IGBT

Hasta 1200V a 400A

9. CARACTERÍSTICAS VOLT/AMPERICAS DE LOS TRANSISTORES DEPOTENCIA BTJ, MOSFET E IGBT. DIFERENCIAS ENTRE ESTOS DEACUERDO A LA FUENTE DE MANDO.

BJT Hasta 1200V a 400A con una caída de voltaje entre 0,5 y 1,5.MOSFET Hasta 1000V a 50A



IGBT Hasta 1200V a 400A

La diferencia entre estos respecto a la fuente de mando es la frecuencia a la cual soncapaces de hacerse conmutar y que el BJT es controlado por voltaje y corriente y losotros dos solo por voltaje.

10. CARACTERISTICAS VOLTI/AMPERICAS DE SCR

Actualmente en la industria existen SCR con capacidad de soportar hasta 6000A a unvoltaje inverso máximo de 12000V

11. CARACTERISTICAS VOLTI/AMPERICAS DE GTO

Hasta 6000V a 6000A

12. CARACTERÍSTICAS VOLT/AMPERICAS DE LOS TIRISTORES Y GTO.DIFERENCIAS.

Soportan el mismo máximo de corriente pero el SCR soporta más voltaje que el GTO

13. TIPOS DE RECTIFICADORES MAS USADOS EN EL CONTROL DEMOTORES DE CD ESQUEMAS DE CADA UNO DE ELLOS.



FIG. 3.55. Diferentes tipos de rectificadores: a) rectificador monofásico tipo puentesemicontrolado; b) rectificador trifásico tipo terminal neutro; c) rectificador tipo puentetotalmente controlado

15. CARACTERISTICAS MECANICAS DE LAS CARGAS EC. UNIVERSAL YEJEMPLOS.

La (1) es una carga de momento constante, ejemplos de este tipo de cargason las grúas, elevadores y transportadores: la (2) es una carga de momentoproporcional a la velocidad, tal como la de un generador de CD la (3) es unacarga cuyo momento es directamente proporcional al cuadrado de la velocidadeste tipo de mecanismo se denomina carga tipo ventilador y, además de este,caen en este grupo las bombas y compresores centrífugos y finalmente, la (4)



es una carga de potencia constante, dentro de este tipo caen lasmandrinadoras, los tornos, los laminadores y otros.

Características mecánicas de cargas típicas.

Mm + Mc =Mdin

En esta expresión Mm es el momento del motor, Mc el de la carga y Mdin es eldenominado momento dinámico el cual puede definirse como el resultante de lainteracción entre los anteriores.

16. COMPORTAMIENTO DE TRABAJO DEL MOTOR EN LOS 4CUADRANTES.

17. FRENADO DINAMICO DE MOTOR CD



En el frenaje dinámico la máquina trabaja como generador recibiendoenergía por su eje y entregándola a una resistencia.

En la figura 1.54 se muestra el esquema conexión de un motor shunt de CD.Para el arranque se Cierra KM con Kl abierto a fin de incluir la resistencia dearranque R arr y KB también abierto. En operación normal Kl se cierra laarmadura queda conectada directamente a la línea. Para desconectar el motorse abre KM y se cierra KB con la cual la máquina trabaja como generador,circulando la corriente en el sentido que se muestra en la figura a través de laresistencia de frenaje R fr. La máquina se encuentra en este caso en frenajedinámico.Como se sabe, la ecuación general de tensión del generador de CD es:

En régimen de frenaje la tensión es igual a cero y la fem es Ea= kФω y elmomento M= kФI a , por tanto, la expresión de velocidad en función del momentoes:

En la figura 1.55 se muestra la característica mecánica que corresponde a estaecuación conjuntamente con la característica natural del motor. Si este seencontraba trabajando en estado estable en el punto A al pasar al régimen defrenaje dinámico se pasa instantáneamente al punto B en la característica defrenaje dinámico. Al ir disminuyendo la velocidad, el punto de operación se

traslada a través de esta característica hasta alcanzar el punto O el cualcorresponde al motor parado. En la figura 1.56 se muestra la variación en eltiempo de la velocidad y la corriente en el proceso de frenaje dinámico concarga pasiva, en este, caso t f es el tiempo de frenaje.



18. FRENADO DINAMICO MOTOR CA

Esto se logra si, con el motor trabajando en estado estable y KD cerrado, secierra KF y se abre KD. Esto desconecta el motor de la línea e introduce en eldevanado del estator corriente directa. Esta corriente crea un flujo magnéticoestacionario en el entrehierro de la máquina que al ser cortado por losdevanados del rotor da lugar a circulación de corrientes en ellos y a la apariciónde un momento de frenaje ya que la máquina trabaja en estas condicionescomo si fuera un generador sincrónico. La magnitud del momento de frenajedepende de la corriente directa la cual se regula con la resistencia R fr y de laresistencia total del circuito del rotor.



En la figura 1.62 se muestran las características mecánicas del frenajedinámico para diferentes valores de resistencia del rotor (1', 2', 3' y 4') y lacaracterística natural 1. También en esta figura se muestra como se pasa del

primer cuadrante (punto A) al segundo al aplicar la corriente directa al estator.Como puede apreciarse, variando la resistencia del rotor puede obtenerse unacierta regulación del proceso de frenaje.

19. FRENADO CONTRACORRIENTE MOTOR CD

. En operación normal los contactos KI y KCC se encuentran cerrados y KDabiertos. Al aplicarse el frenaje los KD se cierran y los KI se abren invirtiendo laconexión de la armadura, simultáneamente se abre KCC con lo cual se incluyela resistencia R cc de contracorriente en el circuito.

En la figura 1.58 se.muestra como se refleja en las características de lamáquina en los cuatro cuadrantes el frenaje por contracorriente. Suponga queel motor trabaja inicialmente en el punto A ubicado en el primer cuadrante yque se invierte súbitamente la conexión de la armadura. En este caso se pasainstantáneamente al punto B situado en otra característica. Aquí, tanto el

momento del motor como el de la carga se oponen a la rotación y la velocidaddisminuye rápidamente. En el punto C la velocidad se hace cero y si no sedispone de un dispositivo automático para desconectar el motor de la línea lavelocidad se invierte y, si la carga es activa (por ejemplo, un elevador), seestabiliza en el cuarto cuadrante (punto D) trabajando como generador. Si lacarga es pasiva se estabilizará en algún punto del tercer cuadrante. Comopuede apreciarse esta conexión sirve también para invertir la rotación en elmotor.

20. FRENADO POR CONTRACORRIENTE DE CA.



En la figura 1.59 se muestra el esquema de conexiones del motor asincrónicode rotor bobinado que permite la inversión o el frenaje por contracorriente y enla figura 1.60 se muestran las características mecánicas correspondientes aeste esquema.

Este punto, tanto el momento del motor como el de la carga se oponen a larotación y la velocidad disminuye de forma muy rápida hasta que al llegar alpunto C, la velocidad se hace cero, y si se desea parar el motor debe

disponerse de algún medio que lo desconecte automáticamente al pasar por



este punto, de lo contrario la velocidad se invierte y la máquina pasaría atrabajar al tercero o al cuarto cuadrante, dependiendo del tipo de carga.

21. FRENADO REGENERATIVO MOTOR CD

En el frenaje regenerativo la máquina trabaja también como generadorpero en este caso la energía retorna a la línea y la recupera.

El método más sencillo de control de velocidad del motor en serie, consiste eninsertar resistencias en serie. En este caso se produce una disminución de lavelocidad ya que las características mecánicas se desplazan hacia abajo, tal ycomo se muestra en la figura 1.18. Con este método el diapasón de control develocidad es por lo general, de 2:1 o 3:1. A pesar de las grandes pérdidas queocurren con este método es utilizado en grúas y en la tracción eléctrica cuandoel régimen de trabajo es intermitente periódico o temporal.

El debilitamiento del campo en el motor en serie se lleva a cabo conectandouna resistencia en paralelo con el campo para, de este modo, obligar a lacorriente de campo a ser menor que la de armadura con lo que la velocidadaumenta, o sea, que la dirección del control es por encima de la velocidadbase.

22. FRENADO REGENERATIVO DE CA. REPRESENTACIÓN DE ESTE ENLAS CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS.

El frenaje regenerativo, igual que en el de la máquina de CD, se producecuando la máquina trabaja como generador y se recupera energía de la cargamecánica. Es condición de este tipo de frenaje que la velocidad sea superior ala sincrónica y, en este caso, la máquina opera en el segundo cuadrante o en el

cuarto.



25. RECTIFICADOR TRIFÁSICO OC TOTALMENTE CONTROLADO PARAUN MOTOR DE CD

Se obtiene la relación entre la Fem rectificada de CD y la Fem de línea de CA,

la cual es igual a

l f

f dm

U U

U U

22

2

*3

35.1

(4.21)

FIG. 4.2 rectificador trifásico onda completa totalmente controlado

la tensión nominal del secundario del transformador debe ser alrededor de un10% mayor que U 2L, o sea,

dmdm

LU

U U 815.0

35.1

1.12

En este caso U 2L=0.815*205 =167.075V

28. CALCULE LA CARACTERÍSTICA MECÁNICA PARA ESTE MOTOR.Pn=12.2KW

In=54A

Nn=3500rpm

Ra=0.153



Vn=230V

32. QUE ENTIENDE USTED POR IP E ISO EN LOS MOTORESELÉCTRICOS. PONGA EJEMPLOS DE TIPOS DE IP E ISO.

Índice de protección IP, organización de estandarización internacionalIP=68 máxima protección contra partículas y líquidosISO=F aislamiento de amianto, fibra de vidrio y cerámica

33. SIGNIFICADO DE IP=54 E ISO=F.Protección contra polvo y rociado de líquidos y con un aislamiento de amianto,fibra de vidrio y cerámica máximo 155° y mínimo 115°

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