3-Ctos_de_control_industrial_control-de-fase_2014.pdf

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Electrónica Industrial Circuitos de control industrial 1

Circuitos de control industrialCircuitos de control industrial

4 - TIRISTORES Y OTROS DISPOSITIVOS ESPECIALES4.1 Tiristores. Generalidades. Abertura y cierre de la llave. El diodode cuatro capas. El rectificador controlado de silicio (SCR).Variaciones del SCR llave controlada por la puerta llave controladade silicio!4." Tiristores bidireccionales# $%AC y TR%AC. Aplicaciones de los

tiristores. Control de potencia &alanca SCR.

5- CIRCUITOS DE CONTROL INDUSTRIAL'.1 Control de fase!'." $iseo de circuitos con seiconductores de potencia!'.* Circuitos de control de otores pe+ueos

'.*.1 Control de otores de corriente continua!'.*." Control de otores paso a paso.

'.4 Circuitos de control de otores de potencia'.4.1 Control de otores onof,sicos!'.4." Control de otores trif,sicos.


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- Circuitos de control industrial- Circuitos de control industrial

-iblioraf/a#01 2aes T. 3upries 5 6eslie &. Setts. Electr7nica %ndustrial 5$ispositivos 8,+uinas y Sisteas de &otencia %ndustrial 199:!0" Tioty 2. 8aloney. Electr7nica %ndustrial 8oderna &rentice 3all!0* Ra7n &all,s Areny. Sensores y Acondicionadores de SealEdit. 8arcobo 4ta. Edici7n!

04 Ra7n &all,s Areny. Ad+uisici7n y distribuci7n de seales Edit.8arcobo!

;tras referencias#ttp#


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Control de fase

Controla la potencia de corriente alterna (AC) en la

cara variando el ,nulo de disparo.

$ispositivos coente utiliBados#• $ispositivos no controlados

– $%;$;• $ispositivos seicontrolados

– SCR Rectificador controlado de silicio• $%AC 2T coo dispositivos de disparo

– TR%AC


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Control de fase (cont.)

!odelos" – Entrada# AC ('@


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Alunas aplicaciones#

6a corriente $ro%edio o R!S entreada a la cara puede variarse alterando lacantidad de tiepo por ciclo +ue el interruptor peranece en el estado encendido.


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&riincipio de control de fase

&AC'UP - REPASO


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Control de fase de edia onda y onda copleta


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Control de fase de edia onda


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Control de fase de onda copleta


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C;DTR;6 $E ?ASE con red RC siple&resenta el efecto de istresis ondas asitricas

en los seiciclos positivo y neativo por la cararesidual en el condensador.


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C;DTR;6 $E ?ASE con red RC siple

$%AC ($iode AC)•$ispositivo interruptor bidireccional•&ara +ue est activo se debe superar la tensi7n de rupturadirecta V-; ("@5*:V)•&eranece en estado de baFa ipedancia siepre +ue lacorriente no descienda de la de anteniiento


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*.1 Control de fase (cont.)

3%STERES%S


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Caracter/stica tensi7n5tiepo del condensador caradodurante el prier seiciclo de una onda sinusoidal

Tensi7n noraliBada

coo fracci7n de la

tensi7n rs de la

fuente de cara

&< $%AC +ue disparacon *"V y +ue llea

a un /nio de 1@V

V. noraliBada#

4"V


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!(todo de reducir el e)ecto de *ist(resis

H Red de disparo doble RC5 &erite a C" recarar parcialente a C1 despusde +ue el $%AC se a disparado.5 Auenta el rano de desplaBaiento de fase en C1.


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8todo de reducir el efecto de istresis

H Con diodo de disparo asitrico5 $%AC asi. tiene una tensi7n de ruptura ayor enuna direcci7n +ue en otra.


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*.1 Control de fase

;tras tcnicas de control de fase (disparo)*.1.1 C;DTR;6 $E ?ASE 8E$%ADTE 2T*.1." C;DTR;6 $E ?ASE 8E$%ADTE RA8&A J&E$ESTA6

*.1.* C;DTR;6 $E CA6E?ACC%;D


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+,+, CONTROL DE ASE !EDIANTE OSCILADOR

CON U.T

;scilador a relaFaci7n

con 2T


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*.1.1 C;DTR;6 $E ?ASE 8E$%ADTE ;SC%6A$;R

C;D 2T (Tr. onouni7n)

V& Tensi7n de pico

%& Corriente de picoVV Tensi7n de Valle

%V corriente de valle


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*.1.1 C;DTR;6 $E ?ASE 8E$%ADTE 2T TR%AC


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+,+/ CONTROL DE ASE !EDIANTE RA!PA Y

PEDESTAL


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*.1." C;DTR;6 $E ?ASE 8E$%ADTE RA8&A J

&E$ESTA6


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*.1 Control de fase

+,+ CONTROL DE CALEACCION


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*.1 Control de fase

CON!UTACION A TENSION NULA5 6os SCRs se disparan cuando la alientaci7n es @V5 Eliina di/dt rande reduce interferencias R?5 C%# CA*@'K (RCA)

Aplicaciones• Control de v,lvulas y rels• Control de iluinaci7n y calefacci7n

;bs.# Do es til para controlar la velocidad de losotores. 6os otores tienen tendencia de frenardurante el tiepo +ue no se aplica potencia al circuito.


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C;D8TAC%;D A TEDS%;D D6A5 &rincipio de control de potencia

1@@L de la potencia

M'L de la potencia

'@L de la potencia

"'L de la potencia


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C;D8TAC%;D A TEDS%;D D6A (C;DT.)

CA*@'K


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C;D8TAC%;D A TEDS%;D D6A (C;DT.)


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Controlador proporcional con conutaci7n a tensi7nnula


?aircild Seiconductor AD5*@@4

Nero Voltae Crossin ;ptically %solated Triac $rivers


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Controlador proporcional con conutaci7n a tensi7nnula



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*.*. Circuitos de control de otores pe+uos

*.*. Circuitos de control de otores pe+uos*.*.1 Control de otores de corriente cont/nua

++,+, Control de )ase*.*.1.1.1 Convertidor b,sico

*.*.1.1." Convertidor en puente seicontrolado*.*.1.1.4 Convertidor en puente copleto

++,+/ Control $or troceador 0P1!2*.*.1.".1 Control b,sico por troceador*.*.1."." Circuito 2ones

*.*." Control de otores paso a paso


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*.*. Circuitos de control de otores pe+ueos

*.*. Circuitos de control de otores $C pe+uos• 8ediante coponentes anticos• 8ediante seiconductores

– Ctos. $e control de fase (AC a AC) – Ctos. troceadores ($C a $C)

*.*. Circuitos de control de otores pe+uos*.*.1 Control de otores de corriente cont/nua

*.*.1.1 Control de fase*.*.1.1.1 Convertidor b,sico

*.*.1.1." Convertidor en puente seicontrolado*.*.1.1.4 Convertidor en puente copleto

*.*.1." Control por troceador (&O8)*.*.1.".1 Control b,sico por troceador*.*.1."." Circuito 2ones


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Circuitos de control de otores $C pe+uos ediante

coponentes anticos

1

1

"

"

*

*

TeporiBadores

R. de arran+ue

* * 1 C t l d t d i t t/


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*.*.1 Control de otores de corriente cont/nua

*.*.1.1 Control de fase (alientaci7n AC)

*.*.1.1.1 Convertidor b,sico

Convertidor de edia onda;bs.#$1# $iodo de copensaci7n < free =eel < volante

* * 1 C t l d t d i t t/


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*.*.1.1." Convertidor en puente seicontrolado

Convertidor en puente seicontroladoNota:D1: Diodo de compensación / free wheel / volanteEl puente semicontrolado tiene menos rizado que el sistema demedia onda

* * 1 C t l d t d i t t/


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*.*.1.1.4 Convertidor en puente copleto

Convertidor en puente copleto

* * 1 Control de otores de corriente cont/nua


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*.*.1.1.4 Convertidor en puente copleto (C;DT.)

Convertidor en puente copleto con inversi7n de iro

* * 1 Control de otores de corriente cont/nua (cont )


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*.*.1 Control de otores de corriente cont/nua (cont.)

Control de velocidad en bucle cerrado

&66 -ucle de enance de fase

* * 1 Control de otores de corriente cont/nua (cont )


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*.*.1 Control de otores de corriente cont/nua (cont.)

Control de velocidad en bucle cerrado

8odulaci7n por ipulsos en duraci7n

68*'"4 8odulador &O8



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El otor paso a paso es un dispositivoelectroec,nico +ue convierte una serie de ipulsoselctricos en desplaBaientos anulares discretosEs capaB de avanBar una serie de rados (paso)

dependiendo de sus entradas de control.

Secuencia de pulsos



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*.*." Control de otores paso a paso (cont.)

&ar,etros principales#•An#ulo de $aso 0Ste$ an#le2# Se define coo el avance anular+ue se produce en el otor por cada ipulso de ePcitaci7n.•Par din3%ico de traao (OorIin Tor+ue)# El oento ,Pio+ue el otor es capaB de desarrollar sin perder paso es decir sin

deFar de responder a aln ipulso de ePcitaci7n del estator.(perite controlar posici7n en bucle abierto)•Par de %anteni%iento (3oldin Tor+ue)# Es el par re+ueridopara desviar en rien de ePcitaci7n un paso el rotor cuando laposici7n anterior es estable! es ayor +ue el par din,ico y actacoo freno para antener el rotor en una posici7n dada.

•Para de detenci6n ( $etention Tor+ue)# Es una par de freno +uesiendo propio de los otores de i,n peranente es debida a laacci7n del rotor cuando los devanados del estator est,ndesactivados.



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- Circuitos de control industrial Circuitos de control industrial


Clasificaci7n sen funcionaiento#!otores $aso a $aso uni$olares" estos otores suelen tener' 7 : cables de salida dependiendo de su conePionado interno.Este tipo se caracteriBa por ser ,s siple de controlar estosutiliBan un cable con a la fuente de alientaci7n yposteriorente se van colocando las otras lineas a tierra en unorden especifico para enerar cada paso si tienen : cables espor+ue cada par de bobinas tiene un con separado si tiene' cables es por+ue las cuatro bobinas tiene un solo con.

!otores $aso a $aso &i$olares" Estos tienen eneralente 4

cables de salida. Decesitan ciertos trucos para ser controladosdebido a +ue re+uieren del cabio de direcci7n de fluFo decorriente a travs de las bobinas en la secuencia apropiadapara realiBar un oviiento.



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Circuitos de control industrial Circuitos de control industrial


Clasificaci7n sen funcionaiento#

nipolares -ipolares

Re+uieren de la

conutaci7n de fluFo



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Circuitos de control industrial Circuitos de control industrial


8odos de activaci7n• Accionaiento de paso copleto• Accionaiento de dos fases•

Accionaiento icropasos – Accionaiento de edio paso

- Circuitos de control industrial- Circuitos de control industrial* * " Control de otores paso a paso


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Accionaiento de paso copleto

• Se activa una s7la fase• El otor avanBa un paso

AQ

-Q

A5

-5



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Accionaiento de dos fases

• 3ay siepre dos fases activadas• &roduce un ayor par de retensi7n y unayor par din,ico• 8ayor disipaci7n de calor

•A cada ipulso de reloF se eFecuta un paso

AQ

-Q

A5

-5



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Accionaiento de edio paso

• Se activan alternativaente una y dos fases• A cada ipulso de reloF avanBa la itad delpaso anular• El par ir, variando alternativaente

AQ

-Q

A5

-5



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EPcitador de otor paso a paso +ue utiliBa 8;S?ET

8C14194



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EPcitador de otor paso a paso +ue usa un CD'K@4-



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8icroprocesador +ue controla un otor paso a paso

"D*@''

%nversor P"



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f

Accionaiento con 8;S?ET 5 $river 8;S?ET

EPcitaci7n del 8;S?ET de lado alto (con elterinal de fuente no conectado a asa)

– Con desplaBadores de nivel y

autoelevaci7n de la tensi7n – -ootstrap



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EPcitador con desplaBadores de nivel yautoelevaci7n de la tensi7n

- Circuitos de control industrial- Circuitos de control industrial*.*." Control de otores paso a paso


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EPcitador con desplaBadores de nivel yautoelevaci7n de la tensi7n



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EPcitador bootstrap



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p p

T% CC"M"@@ 1"@5V -oot *5A &eaI 3i ?re+uency

3i5Side


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p p


EPcitador bootstrap

%R"11M


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*.4.1 Control de otores onof,sicos

H Control de velocidad del otor universalH EPcitaci7n de otores de CA con frecuenciaaFustable (otores as/ncronos)

*.4." Control de otores trif,sicos



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Controles para otores elctricos AC as/ncronos8ecaniso antico de arran+ue de otores (es+.de cableado)



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Controles para otores elctricos AC as/ncronos8ecaniso antico de arran+ue de otores (es+.Siplificado o en escalera)

*.4 Circuitos de control de otores de potencia AC


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*.4.1 Control de otores onof,sicos

H Control de velocidad del otor universal



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H EPcitaci7n de otores de CA con frecuenciaaFustable (otores as/ncronos)&rincipio de funcionaiento del otor as/ncrono



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H EPcitaci7n de otores de CA con frecuenciaaFustable (otores as/ncronos)



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H EPcitaci7n de otores de CA con frecuencia

aFustable (otores as/ncronos)

*@3B



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H EPcitaci7n de otores de CA con frecuencia

aFustable (otores as/ncronos)

*.4 Circuitos de control de otores de potencia ACEPcitaci7n de otores de CA


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8todos de control de frecuencia para otores de ACa) Sistea rectificador5inversor

15 VV% (Variable Voltae %nput)"5 CS% (%nversor de fuente de corriente)*5 &O8 (&ulse Oidt 8odulation)

b) Sistea cicloconvertidor



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8todos de control de frecuencia para otores de AC

a) Sistea rectificador5inversor15 VV% (Variable Voltae %nput)

VV% (Variable Voltae %nput)

Rectificador controlado%nversor



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8todos de control de frecuencia para otores de ACa) Sistea rectificador5inversor

15 VV% (Variable Voltae %nput)

VV% (Variable Voltae %nput) 87dulo inversor



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VV% (Variable Voltae %nput) 87dulo inversor

ON

ON

ON

ON

ON ON

ON

ON

ON



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"5 CS% (%nversor de fuente de corriente)• 6a fuente de ener/a del inversor es una fuente decorriente controlada.• Se encuentra uy a enudo en aplicaciones de ,sde 1@p.

%nversor fuente de corriente (CS%)

Rectificador controlado %nversor



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*5 &O8 (&ulse Oidt 8odulation)• tiliBa una tensi7n de entrada cont/nua y constante• &O8 odula por ipulsos en duraci7n para enerartensi7n AC de aplitud y frecuencia variable.

%nversor &O8



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b) Sistea cicloconvertidor• Convierte una tensi7n AC a otra de frecuenciainferior• Se aplica en accionaiento de otores s/ncronos yas/ncronos.

Sistea cicloconvertidor



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Sistea cicloconvertidor



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Cuestiones


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• El efecto de activaci7n brusca en alunos controles

de fase se debe a >>>>. Este efecto puede reducirseaadiendo un diodo especial o aadiendo otra red >>.• El tipo de conutaci7n +ue se produce s7lo cuandola alientaci7n est, pr7Pia a @V se llaaconutaci7n >>>>. Este tipo de conutaci7n esapropiada para controles de calentaiento pero nopara controles de >>>>.• El control de otor por troceador (&O8) conviertecorriente continua pura en >>>>. Cuando el factor de

trabaFo auenta la tensi7n >>>> en la caraauenta.

Cuestiones


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• 6a velocidad de los otores de CA se controla

variando el nero de polos y variando >>>>. En elcontrol de velocidad ediante rectificador5inversor latensi7n de alientaci7n se convierte a $C y sta seconvierte a >>>> de frecuencia variable.• EPplicar c7o trabaFa el circuito de rapa ypedestal.• EpareFar los tipos de conversi7n con los circuitos+ue lo realiBan.

a. CA en CA. 1. %nversor

b. CC en CA. ". Rectificadorc. CA en CC. *. Troceadord. CC en CC. 4. Convertidor

'. Cicloconvertidor

Cuestiones


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• $ibuFe la curva caracter/stica de salida de transistor

bipolar y 8;S?ET e indicar la Bona de operaci7n enlas aplicaciones de potencia.• $ibuFe el s/bolo es+ue,tico de un SCR ybos+ueFe su curva caracter/stica de salida.

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