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HMINGENIEROS S.R.L.
VEHICULOS ELECTRICOS INTELIGENTES huberm45@hotmail.com Msc Ing. HUBER MURILLO M
VEHICULOS ELECTRICOS INTELIGENTES huberm45@hotmail.com Msc Ing. HUBER MURILLO M
EN ESTA CHARLA TECNICA SE REALIRA EL ANALISIS DEL DISEÑ0, MONTAJE Y CONTROL DE UN MOTOR BRUSHLESS SENOIDAL CON UN DSP (DIGITAL SIGNAL PROCESSOR).
ESTE MOTOR TIENE UN ALGORITMO QUE ME PERMITE EL CÁLCULO DE LOS PARÁMETROS DE LA MÁQUINA.
EL DSP CONTROLA UN PUENTE ONDULADOR TRIFÁSICO DE HASTA 100 AMPERIOS CON EL QUE ES POSIBLE CONTROLAR UN BUEN RANGO DE LOS MOTORES BRUSHLESS COMERCIALES.
CON EL MISMO EQUIPO Y PROGRAMA ES POSIBLE CONTROLAR MOTORES SINCRONOS.
PRESENTACION
VEHICULOS ELECTRICOS INTELIGENTES huberm45@hotmail.com Msc Ing. HUBER MURILLO M
Para entender mejor las aplicaciones, es necesario conocer los siguientes conceptos:
Par: es la FUERZA aplicada a un brazo
Potencia: expresa la velocidad con la que se transfiere un par, y se indica con C x n
Par de carga: es la FUERZA necesaria para acelerar una carga
Par del motor: es el par nominal que el motor puede desarrollar
DEFINICIONES
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La potencia es la capacidad de efectuar un trabajo
la potencia es el producto del par por la velocidad
P = C x n
Donde:
C = par
n = velocidad
POTENCIA Y PAR
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P C nMáx
Med
Mín
P C nMáx
Med
Mín
La potencia aumenta si aumenta el par.
POTENCIA Y PAR
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La potencia aumenta si aumenta el par
La potencia aumenta proporcionalmente a la velocidad
P C nMáx
Med
Mín
P C nMáx
Med
Mín
La potencia aumenta si aumenta la velocidad
Nay Electric
POTENCIA Y PAR
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La potencia aumenta si aumenta la velocidad
La potencia aumenta proporcionalmente a la velocidad
Par
Potencia
P C nMáx
Med
Mín
0%
25%
50%
75%
100%
125%
0% 50% 100% 150%
Velocità (%)
POTENCIA Y PAR
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UNIDAD DE MANDO MULTIFUNCIONAL, PROGRAMABLE
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VENTAJAS DE LA RED
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ELEMENTOS QUE PUEDEN CONECTARSE A LA UNIDAD
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DIAGNOSTICO, LOCALIZACION DE AVERIAS
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PROGRAMACION, CONFIGURACION
APLICACIONES DE LA DOMOTICA A LOS
VEHICULOS DE TRANSPORTE
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DOMOTICA APLICADA A UN AUTO
1. AHORRO DE ENERGIA
2. AHORRO DE MANTENIMIENTO
3. SEGURIDAD DE PERSONAS
4. SEGURIDA DE BIENES
5. CONFORT
6. INTEGRACIÓN DE NUEVAS TECNOLOGÍAS
7. INCREMENTO DEL VALOR DE VENTA
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SIETE RAZONAS PARA INCLUIR DOMÓTICA
APLICACIONES DE MOTORES ASINCRONOS
TRIFASICOS
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Fórmula para calcular la velocidad sincrónica
60 * F
Polos/2
Donde:
60 – Representa los segundos en un minuto
F - Representa la frecuencia de salida
Polos/2 = Número de pares polares
RPMs =
VELOCIDAD ESTATÓRICA
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RPM Es la velocidad de la máquina en revoluciones por minuto. V Es la tensión estatórica. FP Es el factor de potencia. S1 Es el número total de ranuras del estator. Z1 Es el número total de vueltas y/o espiras. por ranura. HP Es la potencia desarrollada por la múquina ( Es la Pútil ).
m Es el flujo de magnetización en Weber. D Es el diámetro del estator ( m ).
L Longitud del paquete magnético estatórico en ( m ) J Es la densidad de corriente eléctrica. Bm Es la densidad del flujo magnético. Kw Es el factor de bobinado. A Es el área transversal que cruza el flujo magnético. a Es el factor de conexión . T Es el torque producido por la máquina. Wm Es la velocidad en Rad. / Seg. I2 ‘ Es la corriente rotórica de la máquina. ( Amp. ).
HM PRINCIPIOS DE LOS VARIDORES ELECTRONICOS
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TIPO SIMBOLO CARACTERISTICAS
TIRISTOR . Encendido por el gate. SCR . Robusto y bajo de costo.
. Amplia potencia de operación hasta 30 MVA. . Baja frecuancia de operación.
. Utiliza drives simplificados.
TIRISTOR . Encendido y apagado el gate. . Amplia potencia de operación de 100 Kva hasta 3 MVA. . Baja frecuancia de operación menor de 1 Hz.. . Utiliza drives complejos. TRANSISTOR . Encendido y apagado por el el gate.
IGBT . Conmutado por tensión. . Amplia potencia de operación
de 1 Kva hasta 1 MVA. . Baja frecuancia de operación menor de 20 Hz. . Utiliza drives de tamaño reducido. TRANSISTOR . Encendido y apagado por el el gate. BIPOLAR . Conmutado por corriente.
BJT . Amplia potencia de operación de 1/2 Kva hasta 1/4 MVA. . Baja frecuancia de operación menor de 5 Hz. TRANSISTOR . Encendido y apagado por el el gate. MOSFET . Conmutado por tensión.
. Amplia potencia de operación de 1o VA hasta 10 KVA. . Baja frecuancia de operación menor de 800 KHz. . Tamaño reducido del drive.
HM ELEMENTOS SEMICONDUCTORES VARIOS
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El inversor es un dispositivo que transforma la corriente alterna en corriente continua que alimenta un puente de IGBT que, controlado de manera correcta, reproduce una corriente alterna controlando la frecuencia y la tensión.
Resistencias de
precarga
Contactor de by-pass
Convertidor de frecuencia DC-
ACPuente de IGBT
Puente rectificado
r AC-DC
DC Bus Condensador
es
f=50Hz
DC + f=300Hz
f=0-800Hz
RS
T
(+)
(-)
M
~
UVW
DIAGRAMA DE FLUJO INVERSOR
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Como el inversor reproduce la tensión de salida
VoutFrecuencia de switching (conmutación) = 1/fsw
Valor medio de la tensión de salida
FORMA DE ONDA DE SALIDA
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Como el inversor controla el motor: el motor se puede controlar con par constante o con potencia constante.
F (Hz)Frec. Nominal (50)4.0 8.0 Máx f
PAR
Reducción par (80%)
Tensión nominal (100%)
TENSIÓNZona de potencia constante (reducción de la intensidad de flujo)
Zona de par constante
Par nominal 100%
CONTROL MOTOR
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Velocidad Velocidad sincrónicasincrónica
(600-700%)
Par rotor bloqueado (150%)
Par nominal (100%)
Par de arranque (125%)
Par máximo (200-250%)
Velocidad
nominal
Velocidad
PAR
CORRIENTE
Deslizamiento
(300%)
(300%)
(200%)
(100%)
Corriente en vacío
PAR Y VELOCIDAD
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El par producido con control de inversor
F (Hz)F (Hz) 50503.3.00
RPM (4 RPM (4 polospolos)) 150015009090
Par máximo (200%)
Par con rotor bloqueado (150%)
Par con plena carga (100%)
PAR Y VELOCIDAD
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VelocidadVelocidad
EncoderEncoder
ParPar
IuIu
IvIv
IwIw
2->
32-
>3
3->
23-
>2
IqIq
Flujo Flujo ~ Id~ Id
Corriente de Corriente de ArmaduraArmadura
Control corriente continuaControl corriente continua
Corriente de Corriente de ExcitaciónExcitación
ExcitaciónExcitación (flujo)(flujo)
ArmaduraArmadura(par)(par)
Convertidor control DC-AC 3 Convertidor control DC-AC 3 fasesfases
ReguladorReguladorde de
velocidadvelocidad
ReferenciaReferencia de de velocidadvelocidad
Corriente de Corriente de ArmaduraArmadura
Corriente Corriente de de ExcitaciónExcitación
LecturLecturaa RPM RPM
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO VTC
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PARPARPar de Par de arranquarranque e (100%)(100%)
Zona de potencia Zona de potencia constante (reducción de la constante (reducción de la intensidad de flujo)intensidad de flujo)
Zona de par Zona de par constanteconstante
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO VTC
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APLICACIONES DE MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA
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DT
M CC
-LEYENDA1.- Potenciometro de referencia. 2.- Rampa de aceleracion / desaceleracion. 3.- Regulador de velocidad. 4.- Regulador de corriente. 5.- Circuito generador de impulsos.
6.- Puente rectificador tiristorizadocontrolado. 7.- Puente rectificador. 8.- Circuito de armadura del motor CC. 9.- Circuito de campo del motor CC. 10.- Taco generador ( dinamo taquimétrico ).
1
2 3 4 5 6 7
8
10
9
++
- -n i
RED TRIFASICA DE CORRIENTE ALTERNA
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COMFIGURACION DE UN SISTEMA CONVERSOR AC / DC
SISTEMA CONVERSOR AC / DC
DT
M CC
-
1
3
10
RED TRIFASICA DE CORRIENTE ALTERNA
LEYENDA
1.- Llave termomagnética. 2.- Bobina
filtro de la red. 3.- Contactor del circuito de armadura. 4.- Contactor del circuito de campo. 5.- Relé térmico del circuito de armadura. Sigue …..
M
5
4
7
6
8
ELECTROVENTILADOR
2
9
12
CONVERSOR AC/CC
11
Continuación ….6.- Rectificador tiristorizado controlado. 7.- Rectificador del circuito de campo. 8.- Tablero del elctroventilador. 9.- Bobina filtro del motor. 10.- Dinamo taquimétrico. 11.- Ventilador. 12.- Campo del motor
POTENCIOMETRO DE REFERENCIA
PROTECCION, CONTROL Y
MANDO
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SISTEMA CONVERSOR AC / DC
31
IHM
220 Vdc
ENTRADAS ANALOGICAS
ENTRADAS DIGITALES
D.T.
SALIDAS ANALOGICAS
SALIDAS DIGITALES
FUENTE DE ALIMENTAC. 220, 380, 440 Vac 3
ALIMENTACI0N DE POTENCIA 220, 380, 220, 380 440 Vac 3 Vac
D.T. A1 A2 F1 F2
UA
UA
n
Alimentacóon electrónica
BLOQUEO SUPERVI. MANDO CONTROL
CPU
A
AD
D=
=
Bloqueo y sincronismo
123
4
5
6
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FUERZA Y CONTROL DEL REGULADOR
=
Limitador de velocidad
Circuito disparo
Generador rampa
Regulador de velocidad
Limitador de corriente
Regulador de corriente
Bloqueo y supervi
cion
6
n
5
4
3
2
1
LEYENDA 1.- Entrada A/D. 2.- Entrad D. 3.- Salida D 4.- Salida D/A 5.- Entra. bloqueo 6.- Hacia tiristores. n .- Entrada veloci.A = Analógico D = Digital.
IHM
440 V
CPU
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CONSTITUCION DEL CPU
33
CONVERSORES DE AC – DC ING. HUBER MURILLO MANRIQUE
M
CC
R
S
T
+
-
OPERACION EN LOS CUATRO CUADRANTES : I, II, III y IV
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CONFIGURACION ANTIPARALELO COMPLETAMENTE CONTROLADO
Ia+
-
ENERGIA
+ -
CARGA
CM
CR
n
ROTACION HORARIA
ROTACION ANTIHORARIA
VEa
OPERACION COMO MOTOR
CM > CR V > Ea
I
++
+
- -
-
VV
VEa
EaEa
Ia Ia
Ia
+ -
OPERACION COMO GENERADOR
CM < CR V < Ea CR
CMII
n
CARGA CARGA
CARGA
ENERGIA
ENERGIA
CM
CR
n
+ -
OPERACION COMO GENERADOR
CM < CR V < Ea
IV
ENERGIA
+ -
nCR
CM
OPERACION COMO MOTOR
CM > CR V >
Ea
III
M
M
G
G
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APLICACIONES DE MOTORES BRUSHLESS
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ROTOR ……….. IMAN PERMANENTE ESTATOR …….. CONVENCIONAL
ALTA PRESICION FLEXIBILIDAD CONCEPCION COMPACTAFACIL OPERACION E INSTALACIONCONFIABILIDADALTA EFICIENCIAALTA FIABILIDADECOLOGICOALTO TORQUEMUY BAJO MANTENIMIENTO
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BENEFICOS DE ESTA TECNOLOGIA
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ESQUEMA CONPLETO DEL SISTEMA
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ESQUEMA CONPLETO DE CONTROL
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VISTAS DE LOS MOTORES BRUSHLESS
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COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL
1.- APLICANDO MOTORES ASINCRONOS TRIFÁSICOS NOS HEMOS ENCONTRADO CON SERIOS PROBLEMAS DE TORQUE EN EL ARRAN TORQUE EN EL ARRANQUE. 2.- APLICANDO MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA SUPERAMOS LAS DEFICIENCIAS DEL TORQUE PERO EL COSTO INICIAL ES MUY CARO ASI MISMO EL MANTENIMIENTO.
3.- UTILIZANDO MOTORES BRUSHLESS SE HA SUPERADO ESTA DIFICULTAD, SOLO QUE NO ES MUY CONOCIDO, Y POR TANTO TODAVÍA ES CARO.
CONCLUSIONES
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SISTEMA HIBRIDO AUTONOMO
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ESQUEMA CONPLETO DE CONTROL
FIN DE LA EXPOSICIONPreguntas? / Muchas Gracias
NUESTRO CORREO ELECTRONICO huberm45@hotmail.com
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