Practica 2 Estabilidad.docx

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Práctica II: Calibración del potenciómetro & respuesta en estado estable de un motor c.c. José L. García, 20131005102, Hassive D. Mencia, 20121001396, Claudio Espinal 20141006379, Milton Diaz 20141004482.  Resumen—El amplificador sumador opera como controlador en un circuito de control de lazo cerrado. Dado que este amplificador es muy usado, debido a este uso es necesario que su potenciómetro tenga perfecta calibración, se realizaron las conexiones necesarias del experimento y obtener los resultados para los cálculos correspondientes y así graficar la curva de calibración del potenciómetro del amplificador sumador. A su vez se realizó el experimento, respuesta de estado estable de un motor de c.c. graficando las características del motor en estado estable. Palabras Clave— Amplificador sumador, Calibración, circuito de control, estado estable, zona muerta.

I. INTRODUCIÓN

M

OTOR de corriente continua denominado también motor de corriente directa es una máquina que convierte energía eléctrica en energía mecánica, provocando un movimiento rotatorio, gracias a la acción de un campo magnético. Al incorporar el motor en un circuito de control de lazo cerrado, debemos conocer su respuesta d estado estable. Esta respuesta expresa gráficamente la relación entre señales de entrada y salida de un componente de lazo de control en estado estable, es decir, cuando la señal de salida del componente es constante en el tiempo. La respuesta en estado estable debe conocerse para una respuesta del sistema de lazo cerrado de acuerdo al criterio deseado. Los siguientes parámetros pueden ser obtenidos en un examen de estado estable: linealidad del componente, intervalos de respuesta discontinua (zonas muertas o de saturación) y la ganancia del componente en estado estable.

II. OBJETIVOS 1) Graficar la curva de calibración del potenciómetro del amplificador sumador. 2) Graficar la característica de estado estable de un motor. 3) Identificar la zona muerta de la característica de estado estable. 4) Determinar la ganancia del motor en estado estable. III. MARCO TEÓRICO Debido a las ventajas de costo y mantenimiento de los motores de inducción, el campo de aplicación de los motores de Corriente Continua (CC) se ha reducido notablemente en los últimos años, sin embargo, en aplicaciones de baja potencia como maquinas herramientas, electrodomésticos y robótica estos han ganado protagonismo ya que los métodos de control de velocidad y posición son más simples y menos costosos que los utilizados para motores de Corriente Alterna (CA). En muchas de estas aplicaciones es necesario controlar la velocidad del motor de manera precisa, para lo cual se debe diseñar una estrategia de control que permita cumplir con este objetivo. La facilidad de modelado del motor de CC permite diseñar controles de velocidad a lazo cerrado utilizando técnicas clásicas basadas en funciones de transferencia. Además, el modelo del motor puede ser simplificado con el objetivo de sintonizar fácilmente las ganancias del controlador en función de la respuesta deseada. La velocidad de un motor de CC puede ser controlada regulando la tensión de armadura, por lo tanto se debe utilizar un convertidor de potencia que permita realizar dicha regulación de una manera eficiente.

Al establecer la característica de estado estable del motor, la señal de estrada es la tensión que se incrementa a pasos. La velocidad del motor es la señal de salida que es medida luego de ser obtenido un estado estable.

IV. MATERIALES Y EQUIPO

V. PROCEDIMIENTO Dado que existe fricción entre las escobillas y el conmutador del motor, en el arranque no habrá respuesta. Una tensión de entrada será suministrada al motor, pero el eje del motor no girara (el giro será logrado a una determinada tensión).

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1.

Conectar los elementos siguientes, como se muestra en la Figura 1. a. Interruptor S1 en normal. b. Conectar la salida del potenciómetro de referencia P2 a la entrada IN1 del amplificador sumador c. Conectar el voltímetro a la salida del amplificador sumador.

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Poner el interruptor de tensión de la unidad de control en ON. Poner el potenciómetro del amplificador sumador como se indica en la Tabla 1. A su vez en concordancia ajustar mediante el potenciómetro del nivel de referencia, las tensiones de entrada al amplificador.

Fig 1. Conexiones para el experimento 1. Fig. 2. Conexiones para el experimento2.

TABLA I. Tensiones de entrada y salida del amplificador. Puntos del Tensión de Tensión de Ganancia potenciómetro entrada [V] salida [V] del amplificador sumador 1 7.26 7.26 1 2 7.26 13.5 1.85 3 3 13.5 4.5 4 1 7.7 7.7 5 1 9.75 9.75 6 1 12.6 12.6 7 06 13.5 22.5 8 0.6 13.5 22.5 9 0.6 13.5 22.5 4.

Conecte de acuerdo a la figura 2, los siguientes elementos sobre la unidad de control. a. b.

c. d.

5. 6. 7.

8.

Comprobar que el interruptor S1 está en NORMAL. Conectar la salida del potenciómetro del nivel de referencia P2 a la entrada IN1 del amplificador sumador. Conectar la interfaz digital de la velocidad del motor al contador de frecuencia. Conectar la salida del amplificador sumador al voltímetro (DVM).

Poner el interruptor de tensión de la unidad de control en ON. Poner el potenciómetro del amplificador sumador en la posición 3. Ajustar mediante el potenciómetro del nivel de referencia P2 la salida del amplificador sumador a cero volt. Conectar la salida del amplificador sumador a la entrada de la interface del motor de acuerdo a la figura 2.

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9.

Variar según la tabla II, mediante el potenciómetro del nivel de refencia, la tensión de salida del amplificador sumador. Anotar en la misma tabla los valores de velocidad indicador por el contador de frecuencia.

NOTA: Las tensiones deberán ser incrementadas secuencialmente, como se indica en la tabla II. En ningún caso se podrá exceder la amplitud de tensión y luego volver al valor determinado. Tabla II. Velocidades del motor para incrementos de tensión positiva. Tensión de Velocidad Tensión de Velocidad entrada [V] del Motor entrada [V] del motor [RPM] [RPM] 0.5 0 7 1700 1 0 7.5 1900 1.5 0 8 2100 2 100 8.5 2200 2.5 200 9 2500 3 400 9.5 2600 3.5 600 10 2700 4 700 10.5 2900 4.5 1000 11 3100 5 1100 11.5 3300 5.5 1250 12 3400 6 1400 12.5 3600 6.5 1600 13 3800 10. Repetir el paso 9 utilizando la Tabla III. Tabla III. Velocidades del motor para decrementos de tensión positiva. Tensión de entrada [V]

Velocidad del Motor [RPM]

Tensión de entrada [V]

Velocidad del motor [RPM]

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3 VI. ANÁLISIS DE RESULTADOS 1.

Calcular y anotar en los casilleros correspondientes de la Tabla 1. La ganancia del amplificador para las distintas posiciones del potenciómetro. Ganancia del amplificador sumador 1 1.85 4.5 7.7 9.75 12.6 22.5 22.5 22.5

11. Repetir los pasos 9 y 10 para tensiones de entrada negativas y llenar las tablas IV y V. Tabla IV. Velocidades del motor para incrementos de tensión negativa. Tensión de Velocidad Tensión de Velocidad entrada [V] del Motor entrada [V] del motor [RPM] [RPM] 0.5 0 7 1 0 7.5 1.5 0 8 2 8.5 2.5 9 3 9.5 3.5 10 4 10.5 4.5 11 5 11.5 5.5 12 6 12.5 6.5 13 Tabla IV. Velocidades del motor para decrementos de tensión negativa. Tensión de Velocidad Tensión de Velocidad entrada [V] del Motor entrada [V] del motor [RPM] [RPM] 0 0 0 0

2.

Graficar en la figura 2 una curva de calibración para el potenciómetro de amplificador sumador.

3.

Graficar la característica del motor en estado estable de la figura 3 usando los datos obtenidaos de las tablas II a V.

4.

Determine la ganancia del motor en estado estable en los siguiente intervalos: Intervalo de Positiva Negativa tensión de entrada Ganancia de estado estable Km 5. 12. Desconectar todas las conexiones de la unidad de control. 13. Desconectar todas las conexiones de la unidad de control.

6. 7.

¿Cuáles son las unidades de la ganancia en estado estable? Anote los valores de zonas muertas en la tabla 2.8. Explique porque existen diferencias en los valores de zonas muertas al incrementar y disminuir.

Direcc ión de rotaci ón Valor Ingeniería Eléctrica Industrial - UNAH

Sentido Horario

Creciente

Decreciente

Sentido antihorario

Creciente

Decre

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ciente

VII. CONCLUSIONES En las conclusiones se demuestra en pocas palabras lo que el estudiante ha aprendido sobre la práctica. Del análisis de resultados se comprende el funcionamiento correcto de todos los fenómenos por lo que las conclusiones van después de la frase “…por lo tanto…”. Aquí, se realizan comparaciones de los temas vistos en la práctica donde se exponen sus ventajas/desventajas basadas en los resultados de la práctica luego de ser analizados. También, es posible realizar recomendaciones sobre el uso óptimo de lo que se haya visto en la práctica puesto que ya se ha hecho el análisis correspondiente de ello. Por ejemplo, se puede utilizar frases como “Este dispositivo debido a mayor rendimiento en comparación con los otros dispositivos es adecuado para…”. También se puede hablar sobre algún punto en común que compartan los diferentes temas planteados con el que se exponen sus efectos positivos/negativos que afectan el rendimiento de los circuitos. En las conclusiones no se realizan observaciones puesto que estas deben ir en el análisis de resultados junto a su explicación. Tampoco deben buscar información de fuentes externas sin que se relacionen directamente con la práctica. Las conclusiones deben estar estrictamente ligadas con la práctica. REFERENCIAS [1] "IEEE Author Center," 2017. [Online]. Available: http://ieeeauthorcenter.ieee.org/create-your-ieeearticle/use-authoring-tools-and-ieee-article-templates/ieeearticle-templates/templates-for-transactions/. [Accessed 26 5 2018]. [2] M. Suazo Guerrero, "Laboratorios de Física UNAH," 2015. [Online]. Available: https://fisicarjrr.files.wordpress.com/2015/01/pautas-parala-elaboracion-de-informes-de-laboratorio.pdf. [Accessed 26 5 2018].

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