DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICACARRERA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y

REDES

ASIGNATURA: ELECTRÓNICA DE POTENCIA

LABORATORIO

TÍTULO: CONTACTOR CLACE C

INTEGRANTES:

FERNANDO BARAHONA

SANGOLQUÍ, 2 DE JULIO DEL 2012

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Contenido1. TEMA.........................................................................................................................................3

2. OBJETIVOS...............................................................................................................................3

2.1. OBJETIVO GENERAL.......................................................................................................3

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS...............................................................................................3

3. MARCO TEÓRICO....................................................................................................................3

3.1. TIPOS DE MOTORES.......................................................................................................3

3.2. MOTORES DC...................................................................................................................3

3.3. PULSADORES DC-DC.......................................................................................................4

3.4. TIPOS DE PULSADORES DC-DC.....................................................................................4

3.5. APLICACIONES INDUSTRIALES.....................................................................................5

3.6. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS.......................................................................................5

3.7. INVESTIGACIÓN EN EL MERCADO................................................................................7

4. DISEÑO DEL CIRCUITO...........................................................................................................7

4.1. FUNCIONAMIENTO.........................................................................................................7

4.2. TABLA DE VERDAD.........................................................................................................7

4.3. TABLA DE RESUTADOS ESPERADOS............................................................................8

5. SIMULACIÓN............................................................................................................................8

6. PREGUNTAS.............................................................................................................................8

7. BIBLIOGRAFÍA.........................................................................................................................8

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1. TEMA

Contactor clase C

2. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GENERAL

Diseñar un circuito de Contactor tipo C, para activar un ventilador cuando suba la temperatura, y que tenga un frenado acelerado para optimizar el consumo de potencia.

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Diseñar un circuito capaz de comparar un valor fijo de voltaje que represente un valor de temperatura, con la temperatura ambiente.

Integrar el circuito de temperatura con el circuito de del Contactor clase C, con transistores, funcionando en corte y saturación, como lo switchs.

Realizar una simulación del circuito. Implementar el circuito, y probarlo.

3. MARCO TEÓRICO3.1. TIPOS DE MOTORES

Los motores de corriente directa son maquinas DC que convierten la energía eléctrica en energía mecánica rotacional. Tuvo una fuerte popularidad por que los sistemas de potencia DC son comunes aún en los automóviles, camiones y aviones. Los motores DC se usan frecuentemente por sus regulaciones de velocidad.Los motores DC son, claro está, accionados por una fuente de potencia DC, a menos que se especifique otra cosa, se supone que el voltaje de entrada es constante, puesto que esta suposición simplifica el análisis de los motores y la comparación entre los diferentes tipos de ellos, hay 5 clases principales de motores DC de uso general:

EL MOTOR DC DE EXCITACION SEPARADA. EL MOTOR DC CON EXCITACION EN DERIVACION. EL MOTOR DC DE IMAN PERMANENTE EL MOTOR DC SERIE. EL MOTOR COMPUESTO.

3.2. MOTORES DC

El motor de corriente continua es una máquina que convierte la energía eléctrica continua en mecánica, provocando un movimiento rotatorio. Esta máquina de DC es una de las más versátiles en la industria. Su fácil control de posición, paro y velocidad la han convertido en una de las mejores opciones en aplicaciones de control y automatización de procesos. Pero con la llegada de la electrónica su uso ha disminuido en gran medida, pues los motores de corriente alterna, del tipo asíncrono, pueden ser controlados de igual forma a precios más accesibles para el consumidor medio de la industria. A pesar de esto los motores de corriente continua se siguen utilizando en muchas aplicaciones de potencia (trenes y tranvías) o de precisión (máquinas, micro motor, etc.), la principal característica del motor de corriente continua es la posibilidad de regular la velocidad desde cero a plena carga. Su principal inconveniente, el mantenimiento, muy caro y laborioso. Una máquina de corriente continua se compone principalmente de dos partes, un estator que da soporte mecánico al aparato y tiene un hueco en el centro generalmente de forma cilíndrica. En el estator además se encuentran los polos, que pueden ser de imanes permanentes o devanados con hilo de cobre sobre núcleo

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de hierro. El rotor es generalmente de forma cilíndrica, también devanado y con núcleo, al que llega la corriente mediante dos escobillas.También se construyen motores de CC con el rotor de imanes permanentes para aplicaciones especiales.

3.3. PULSADORES DC-DC

Se llama convertidor DC-DC a un dispositivo que transforma corriente continua de una tensión a otra. Suelen ser reguladores de conmutación, dando a su salida una tensión regulada y, la mayoría de las veces con limitación de corriente. Se tiende a utilizar frecuencias de conmutación cada vez más elevadas porque permiten reducir la capacidad de los condensadores, con el consiguiente beneficio de volumen, peso y precio.

3.4. TIPOS DE PULSADORES DC-DC

Son varios los tipos de convertidores DC-DC existentes. Normalmente se clasifican en tres grupos: los que disminuyen la tensión a su salida (convertidor reductor), los que aumentan la tensión a su salida (convertidor elevador) y los que son capaces de realizar ambas funciones.

El convertidor Buck (o reductor) es un convertidor de potencia que obtiene a su salida un voltaje continuo menor que a su entrada. El diseño es similar a un convertidor elevador o Boost, también es una fuente conmutada con dos dispositivos semiconductores (transistor S y diodo D), un inductor L y opcionalmente un condensador C a la salida.La forma más simple de reducir una tensión continua (DC) es usar un circuito divisor de tensión, pero los divisores gastan mucha energía en forma de calor. Por otra parte, un convertidor Buck puede tener una alta eficiencia (superior al 95% con circuitos integrados) y autorregulación.

El convertidor Boost (o elevador) es un convertidor de potencia que obtiene a su salida una tensión continua mayor que a su entrada. Es un tipo de fuente de alimentación conmutada que contiene al menos dos interruptores semiconductores y al menos un elemento para almacenar energía. Frecuentemente se añaden filtros construidos con inductores y condensadores para mejorar el rendimiento.

El convertidor Ćuk es un tipo de convertidor DC-DC en el cual la magnitud de voltaje en su salida puede ser inferior o superior a su voltaje de entrada.El convertidor Ćuk no aislado solo puede tener polaridad opuesta entre su entrada y su salida. Este utiliza un condensador como su principal componente de almacenamiento de energía. Este convertidor debe su nombre a Slobodan Ćuk, del California Institute of Technology, quién presentó por primera vez el diseño.

Los pulsadores se pueden también en clases, según la los signos de su corriente y voltaje de salida. El pulsador reductor tanto como el elevador, sólo permite que la potencia fluya de la fuente a la carga, conociéndose como un pulsador de clase A. Dependiendo de la dirección en la que fluya la corriente y el voltaje, los pulsadores se pueden clasificar en cinco tipos:Pulsador de clase APulsador de clase BPulsador de clase CPulsador de clase DPulsador de clase E

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En este grafico se pueden ver la dirección de la corriente y del voltaje para cada circuito:

3.5. APLICACIONES INDUSTRIALES

Debido a su versatilidad en las aplicaciones, el motor de Corriente Continua posee una grande parcela del mercado de motores eléctricos, destacándose:

Bombas de pistón Pares de fricción Herramientas de avance Tornos Bobinadoras Mandriladoras Trituradoras Máquinas textiles Gañidos y grúas

Pórticos Vehículos de tracción Prensas Máquinas de papel Industria química y petroquímica Industrias siderúrgicas Hornos, separadores y cintas

transportadoras para industria de cemento y otras.

Debido a sus características, el pulsador clase C tiene aplicaciones bastante específicas, en las cuales se necesite controlar la velocidad de un motor, y también optimizar el uso de la energía, al transferir la energía eléctrica a la fuente, al frenar. Por esto es muy usado en aplicaciones como automóviles híbridos y trenes.

3.6. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

El pulsador clase C es un pulsador que utiliza las características de un pulsador clase A (que sirve como reductor o aumentador) y de un pulsador clase B (que sirve para forzar el frenado

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del motor al transferir la energía eléctrica remanente en el motor al desconectarse, hacia la fuente). Aquí se puede ver el circuito clásico de un pulsador clase C.

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3.7. INVESTIGACIÓN EN EL MERCADO

Como los circuitos pulsadores son circuitos simples, cuyos elementos (diodos y transistores) dependen del consumo de potencia de la aplicación, no suelen venderse en sistemas o circuitos integrados. Por esto se tiene que elegir los elementos y analizar cada uno de ellos y su costo. Por el bajo consumo de potencia del circuito, la diferencia del costo de cada elemento, no es lo suficiente apreciable para indagar. Por esto lo único que hay que considerar para optimizar los recursos económicos son es no sub dimensionar el circuito para que no se queme, pero tampoco sobredimensionar para no gastar más de lo debido. Luego de diseñar y dimensionar el circuito, procedemos a buscar los elementos necesarios, y como resultados tuvimos los siguientes, en los que el único valor diferenciable entre marcas y productos es el motor DC, el cual lo escogimos por su precio, debido a que el laboratorio no necesitara elementos de muy alta calidad ni con una alta vida útil.

MOTOR DC EG-530KD-2B: 1.0$ 1 1.0$TRANSISTORES TIP142: 1.2$ 2 2.4$RESISTENCIAS GENERICAS 1K: .02$ 4 .08$POTENCIOMETRO GENERICO 10K: .35$ 1 .35$SENSOR DE TEMP LM35: 1.3$ 1 1.3$AMP. OP LM741: 0.5$ 3 1.5$DIODOS 1N5399: 0.2$ 2 0.4$

7.03$

Hay que tomar en cuenta de que si el proyecto, deja de ser un laboratorio, para ser de utilidad a alguien, habría que agregarle, unos TRIACs, y un ventilador, cosa que elevaría considerablemente el valor. Aun que en el fondo el circuito de control seguiría siendo el mismo, mas los TRIACs, pues el ventilador ya seria la planta.

4. DISEÑO DEL CIRCUITO4.1. FUNCIONAMIENTO

Un LM35 mide la temperatura del ambiente y nos da su señal en relación de 10 mV/C. Esta señal se amplifica 10 veces con un amplificador operacional U1 de tipo LM741, para tener una señal más manipulable. Esta nueva señal se la compara con un valor de referencia, que viene de un potenciómetro conectado a una fuente de 5V. Por esto la limitación es que la temperatura máxima a setearse es de 50C, algo que no es muy perjudicial, puesto que es una aplicación casera, y nadie creo que le guste estar a más de 50C. Esta señal de salida del comparador U2, es la señal que ingresara a la base del transistor Q1(los transistores son TIP142, por su salida de corriente) y por lo tanto, habilitara el paso de corriente al motor. Pero también la salida del comparador entrara en un negador U3 hecho también con un LM741. Y esta salida negada entrara en el transistor Q2, permitiendo el frenado forzado.

4.2. TABLA DE VERDAD

Q1 Q2 Estado del Motor0 0 Detenido0 1 En funcionamiento1 0 Freno Forzado1 1 Corto Circuito (no es posible por la configuración del circuito)

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4.3. TABLA DE RESUTADOS ESPERADOSSi seteamos el circuito con el potenciómetro a 25C.

Componente Voltaje [V] Voltaje2 [A]LM35 <.25 >.25U1out <2.5 >2.5U2out -10 11U3out 11 -10

Q1 0Q2 0

5. SIMULACIÓN

D11N5401

D21N5401

+88.8

A

B

C

D

12

Q1TIP142

Q2TIP142

5

(+)Q1(E)

3

26

74

15

U1

LM741

24.0

3

1

VOUT 2

U2

LM35

R1

9k

R2

1k

U1(OP)

U1(V+)

U1(V-)

RV1

1k

RV1(1)

3

26

74

15

U3

LM741

U3(V+)

U3(V-)

U3(OP)

3

26

74

15

U4

LM741

R3

1k

R4

1k

U4(V+)

U4(V-)

D2(K)

GND

Q1(C)

6. PREGUNTAS

¿Cuán significativo es la disminución del tiempo de frenado?¿Disminuirá la velocidad de giro del motor comparándolo con su velocidad cuando se lo conecta directo a la fuente?

7. BIBLIOGRAFÍA

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http://catalogo.weg.com.br/files/wegnet/WEG-motor-de-corriente-continua-677-catalogo- espanol.pdf

http://todoproductividad.blogspot.com/2010/07/los-motores-de-corriente-continua-y- sus.html

http://d148l0.blogspot.com/2010/05/circuito-puente-h-para-motor-dc.html http://www.electronica2000.com/robotica/puente-h-74hc14.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_corriente_continua http://es.wikipedia.org/wiki/Convertidor_DC_a_DC http://es.wikipedia.org/wiki/Convertidor_Cuk http://es.wikipedia.org/wiki/Convertidor_Boost http://es.wikipedia.org/wiki/Convertidor_Buck http://en.wikipedia.org/wiki/DC_to_DC_converter

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