INSTITUTO SUPERIOR TECNOLOGICO ESTATAL

“NUEVA ESPERANZA “

MODULO : SISTEMA DE POTENCIA Y AUTOMATIZACION

UNIDAD DIDACTICA: CONTROL ELECTRONICO DE MOTORES

INDUSTRIALES

CPT : ELECTRONICA INDUSTRIAL

CICLO : IV

INTEGRANTES : CARRANZA ROSAS JHONATAN

HUGO QUISPE RABINES

CHAVEZ POZO IVAN

DOCENTE : HERNAN ULLOA

TRUJILLO – PERÚ

2012

Dedicatoria.

Primeramente damos gracias a dios por darnos la vida para seguir viviendo, a nuestros padres que siempre nos apoyan a seguir estudiando en esta carrera técnica con sus consejos, ánimos de esmerarnos para llegar hacer unos buenos profesionales y así servir a la sociedad. Muchas gracias a los profesores del ISTE”NUEVA ESPERANZA” por sus conocimientos que nos brindan y sus consejos, gracias a todos por su apoyo.

INDICE.

INTRODUCCION……………………………………………………………………………. DESARROLLO……………………………………………………………………………….. Marco teórico………………………………………………………………………………. Fuerza electromotriz en motores eléctricos……………………….. Torque y potencia de un motor…………………………………………..

- El inductor…………………………………………………………………….. - El inducido…………………………………………………………………….. Excitación compuesta……………………………………………….. Aplicaciones y ventajas de un motor…………………………. Aplicaciones del motor de C.C…………………………………… CI 4541 B…………………………………………………………..........

ANEXOS………………………………………………………………………………………… Diagrama funcional………………………………………………………………………. Tabla de contenido de selección………………………………………….. RC OSCILADOR…………………………………………………………………….

CONCLUSIONES……………………………………………………………………………. BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………………....

INTRODUCCION Debido a los sistemas industrializados y las necesidades que aparecen diariamente en nuestro planeta en la producción, requiriendo cada vez más un ambiente empresarial donde la mano del hombre no se ejecute en diversas áreas o tareas de trabajo que requieran una manipulación manual, precisa y constante; donde el hombre ya no pueda estar maquinando el sistema, pulsando motores, manejando llaves, sino que el sistema debe ser automático, que trabaje por si solo; viendo esto nos hemos valido del conocimiento de la electrónica para diagnosticar un circuito de un motor de corriente continua que cambia de giro en un tiempo determinado programado.

DESARROLLO MARCO TEORICO. ¿QUÉ ES UN MOTOR ELECTRICO? Es una maquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de campos electromagnéticos variables. Fuerza Electromotriz en motores eléctricos. En cuanto circula corriente por el bobinado del rotor(inducido) se produce la acción dinámica entre la corriente y el campo magnético de las expansiones polares, haciendo que el motor comience a funcionar. Pero en cuanto los conductores del rotor se mueven, cortan las líneas de fuerza del campo y por tal motivo se inducirá una fuerza electromotriz en ellos. De acuerdo con la ley de Lenz la fuerza electromotriz tiende a oponerse a la causa que la genera, es decir, que el caso que nos ocupa tendera a frenar el rotor. Si una espira corta a un flujo a razón de revoluciones por minuto, la fuerza electromotriz inducida tendrá el valor de: E=pØn siendo: P: numero de polos Ø: flujo N: revoluciones por minuto (RPM) Para mas de una espira, debe multiplicarse por el numero de ellas la formula anterior. Como conclusión la fuerza electromotriz depende directamente del flujo y las revoluciones que tome el rotor y de los polos y número de espiras como constantes del aparato (generador o motor de C.C.). E =kØn ¿QUÉ ES Y COMO SE INTERPRETAN EL TORQUE Y LA POTENCIA DE UN MOTOR? Empecemos con una analogía: El circuito bipolar es el circuito que sale del polo N y que atraviesa el entrehierro, el rotor polo sud y se cierra a través de las culata. Entre el polo N y el S hay una línea neutra. Si filera de 4 polos el n y el s se intercambian, el circuito se cierra a través de las culatas así cuatro veces, cuando tenemos 4 polos se crean 2 líneas de fuerza y así consecutivamente. Los polos estarían formados por un núcleo y una zapata o expansión polar. Los circuitos eléctricos son 2 y se llaman inductores e inducidos. El inductor. Es un circuito eléctrico formados por unas bobinas arrolladas sobre el núcleo de las masas polares para que alimentados con una corriente de excitación de C.C. sea de generar el flujo inductor que circule por el circuito magnético de la maquina, estas bobinas tendrán que producir en las masas polares o en sus zapatas polos de nombre contrario de forma alterna. Las características de un inductor son unas bobinas de poca sección y de mucho arrollamiento, por lo tanto genera muy poca intensidad y posee mucha resistencia. Esta bobina se ha de conectar en paralelo, sus bornes se denominan J-K o C-D, luego tiene otra bobina de pocas espiras y poca sección que se coloca en serie, por ella pasa mucha intensidad, sus borne se llaman E. El inducido. Esta compuesta por un conjunto de bobinas ubicadas en las ranuras del rotor y conectadas en circuito cerrado con las del colector, Su función es como generador y produce una C.A. que atreves de la acción del colector y las escobillas rectificamos en C.C. que sacamos al exterior mediante los bornes A-B, como motor devanado inducido recibe la corriente a través de los bornes A-B, distribuyendo a través de sus

conexiones con el colector la corriente por las ranuras del rotor. Las bobinas del inducido tienen 2 lados activos que son los que se introducen en el interior de las ranuras, estos lados activos han de estar siempre a la misma distancia a la que existe entre un polo N y S, que cuando un lado activo este frente al polo N el otro lado activo de la misma será S. Rotor: E/Rr=1.v.0 ICC=E/R Calor=r.1024 que es la perdida de potencia. Podemos incrementar la resistencia y bajar la . El rotor se constituye mediante dos chapas magnéticas para incrementar la sección de a un grosor de 05 para evitar las corrientes parasitas de Foucault. El conjunto de bobinas se conecta sobre el colector de delgas, es un conjunto de piezas de cobre llamado delga. El colector colocado uno al lado de otro formando una pieza redonda. Las delgas están todos aisladas entre si mediante un material llamado mica. El devanado sirve tanto para generadores y rotores como el circuito eléctrico inducido. Se crea una corriente perpendicular en cada una y se forma un positivo y un negativo, en la línea neutra no se crea ningún S ni N. La bobina que se mueve en sentido sinodal se convierte en C.A., para rectificar la corriente se coloca unas escobillas o colector de delgas que sirve para corregir la corriente. Su función principal es hacer una corrección eléctrica de C.A. a C.C. ; los devanados del inducido y el inductor están colocados en serie y alimentados por una misma fuente de tensión. En este tipo de motores existe dependencia entre el par y la velocidad, son motores en los que al aumentar la corriente de excitación, se hace disminuir la velocidad con un aumento del par. Excitación compuesta. También llamado Compound, en este caso el devanado de excitación tiene una parte de el en serie con el inducido y otra parte en paralelo. El arrollamiento en serie con el inducido esta constituido por pocas espiras de gran sección, mientras que el otro esta formado por una gran numero de espiras de pequeña sección; permite obtener por tanto un motor con la ventajas del motor serie, pero sin sus inconvenientes. Sus curvas características serán intermedias entre las que se obtienen con excitación serie y con excitación en derivación. Existen 2 tipos de excitación compuesta. En la llamada compuesta adicional el sentido de la corriente que recorre los arrollamientos serie y paralelo es el mismo, por lo que sus efectos se suman, a diferencia de la compuesta diferencial, donde el sentido de la corriente que recorre los arrollamientos tiene sentido contrario y por lo tanto los efectos de ambos devanados se restan. APLICACIONES Y VENTAJAS DE LOS MOTORES DE CORIENTE CONTINUA. La gran variedad de la velocidad, junto con su fácil control y la gran flexibilidad de las características par-velocidad del motor, han hecho que en los últimos años se emplee cada ves mas con maquinas de velocidad variable en los que se necesite con amplio margen de velocidad y control giro de los mismos. Existe un creciente número de procesos industriales que requieren una exactitud en su control o en una gama de velocidades que no se puede conseguir con motores de corriente alterna. El motor de corriente continua mantiene un rendimiento alto en un amplio margen de velocidad, lo que junto con su amplia capacidad de sobrecarga lo hace mas apropiado que el de corriente alterna. Una última ventaja es la facilidad de inversión de marcha de los motores grandes con cargas de gran inercia, al mismo tiempo que devuelven energía a la line actuando como generador, lo que ocasiona el frenado y la reducción de velocidad.

PRINCIPALES APLICACIONES DEL MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA. - Trenes de laminación flexible: los motores deben soportar una alta carga.

Normalmente se utilizan varios motores que se acoplan en grupos de 2 o 3. - Trenes konti: son trenes en laminación en caliente con varios bastidores; en cada uno

seba reduciendo más la sección y la velocidad es cada vez mayor. - Industria del papel: adema de una multitud de maquinas que trabajan a velocidad

constante y por lo tanto se equipan con motores de corrientes de corriente continua, existen accionamientos que exigen par constante en un amplio margen de velocidad.

- Otras aplicaciones son las maquinas herramientas, maquinas extractoras, elevadores, ferrocarriles.

MOTORES PASO A PASO (C.C.). Son ideales para la construcción de mecanismos en donde requieran movimientos precisos. Poseen la habilidad de quedar enclavados en una posición o bien totalmente libres. Si una o más de sus bobinas están energizados, el motor estará enclavado en la posición correspondiente y por el contrario quedara completamente libre si no circula corriente por ninguna de sus bobinas. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE MOTORES PASO A PASO DEL TIPO DE IMAN PERMANENTE. Básicamente estos motores están constituidos normalmente por un rotor sobre el que van aplicados distintos imanes permanentes y por un cierto numero de bobinas excitadoras bobinadas en su estator. Las bobinas son parte del estator y el rotor es un imán permanente. Toda la conmutación(o excitación de las bobinas) debe ser externamente manejada por un controlador. IMPLEMENTACION DE MOTOR PASO APASO UNIPOLAR MONOFACICO CON INTEGRADO CI 4541B (CONTADOR). Este es un motor de corriente continua que cambia de giro en un tiempo determinado por el programador. Este motor se puede usar para que en un instante gire en sentido de un reloj, trabajando en esa posición haciendo funcionar alguna maquina y que cuando se cumpla el tiempo del temporizador , el motor comience a girar al sentido contrario haciendo funcionar algún otro aparato. En la figura aparece la configuración de los pines al CI 4541B. Este circuito integrado es un temporizador programable diseñado con un contador binario de 16 etapas. Para que realice su función de temporización solo requiere dos resistencias y un contador externo, los cuales se escogen teniendo en cuenta algunos criterios como: RS=2RTC lo que quiere decir que RS debe ser el doble que RTC y además que no puede tener un valor menor a 10kΩ, RS≥10KΩ también hay que tratar que RTC≥5KΩ. El condensador CTc≤0.08uf. RTC≥5KΩ con la anterior se procede a calcular el tiempo en el cual la salida tendrá un nivel alto. T=Y x 2.3 x RTC x CTc. CIRCUITO INTEGRADO CD4541B TABLA DE PROGRAMACION. Fig.1 Fig.2

Selección de Y. Es necesario tener en cuenta la conexión de los pines 12 y 13 que corresponden alos terminales de programación A Y B respectivamente y puede tomar 4 valores diferentes dependiendo de esa conexión. La tabla nos muestra los valores de Y equivalente a cada conexión. Si observamos en el circuito nos daremos cuenta que 12 y 13 están conectados a 1(VCC) lo que nos indica que Y=65536. Mirando la formula del tiempo se puede deducir que con esta conexión se obtiene el tiempo mas largo con los mismos componentes (RTc, CTc, Rs) y para obtener otros tiempos mas cortos hay que variar la conexión de A o de B como se indica en la tabla. Fig2. El circuito integrado CD4541B es un temporizador programable de 14 pines que proporciona retardos precisos de tiempo de unos pocos milisegundos a varias horas. Trabaja con una tensión de alimentación desde 3V-15V aplicada entre los pines 14(VDD) y 7(GND). Incluye un contador binario de 16 etapas, un oscilador de precisión y un circuito lógico de control. En la figura 3 se indica la forma de utilizar el CD4541B como temporizador digital. Observe que los pines 5(AR) y 10(MODE) tienen aplicado un nivel bajo y el pin 9(SELECT) tiene aplicado un nivel alto. Con esta combinación de estados, el CD4541B opera como un monoestable redisparable y entrega en la salida Q(pin8) un pulso activo en alto. La temporización se inicia pulsando el botón S1, es decir aplicando un pulso positivo al pin6 (MR). El tiempo que la salida Q permanece activada se evalúa mediante la siguiente formula. CIRCUITO INTEGRADO CD4541B TEMPORIZADOR DIGITAL CON CD4541B Fig3 T=K x 2.3 x RT x CT El valor de K depende del estado lógico de la entrada A (pin12) y B (pin13).La tabla resume los valores de K correspondiente a cada combinación de A y B. El valor de Rs debe ser superior a 10kΩ y aproximadamente igual a 2RT. Por ejemplo, si RT=10KΩ, CT=100uf y AB=11, entonces K=65536 Y RS=20K. Por lo tanto: T=65536 x 2.6 x 10 x 10 x 100 x 100 x 10 T=150.7 x 10 segundos = 42 horas DESCRIPCION DEL CIRCUITO INTEGRADO CD4541B

- MEF 4541BP (N) 14-lead DIL; plastic.

- MEF 4541BD (F) 14-lead DIL; ceramic

(cerdip)

- MEF 4541BT (D) 14-lead SO; plastic

(sot 108-1)

( ): Package Designator North America

ANEXOS

DIAGRAMA FUNCIONAL.

A0, A1 address input MODE mode select input AR auto reset input MR master reset input PH phase input RTc external resistor connection (RT) CTc external capacitor connection (CT) Rs external resistor connection (Rs) or / external clock input

TABLA DE SELECCION DE FRECUENCIA.

RC OSCILADOR.

Típica formula para oscilador Frecuencia: 1 2,3 x RT x CT Conexión para componente externo RC Oscillator; Rs=2RT H= HIGH state (the more positive voltage) L= LOW state (the less positive voltage) X= State is immaterial

Fig5 Ct curve at Rt=56kΩ; Rs=120KΩ Rt curve at Ct= 1nf; Rs=2Rt Fig5 RC oscillator frequency as a function of Rt and Ct at VDD=5To 15v; Tamb=25°C

CONCLUSIONES

- Con este proyecto queda demostrado que el motor trabaja programado bajo un temporizador en el cual cambiara de giro cumplido el tiempo programado.

- Se aprecia en el trabajo que el tiempo del CD4541B se programa bajo RTc, CTc y Rs donde el tiempo puede durar hasta 42 horas solamente cambiando los valores, asi el programador podrá usarlo de acuerdo al tipo de uso que desea.

BIBLIOGRAFIA

http://www.todorobot.com.ar/informacion/tutorial%20stepper/stepper-tutorial.htm