Motores Brushless Final

HMINGENIEROS S.R.L.

VEHICULOS ELECTRICOS INTELIGENTES [email protected] 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


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


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


P C nMáx

Med

Mín

P C nMáx

Med

Mín

La potencia aumenta si aumenta el par.

POTENCIA Y PAR


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


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



UNIDAD DE MANDO MULTIFUNCIONAL, PROGRAMABLE


VENTAJAS DE LA RED


ELEMENTOS QUE PUEDEN CONECTARSE A LA UNIDAD


DIAGNOSTICO, LOCALIZACION DE AVERIAS


PROGRAMACION, CONFIGURACION

APLICACIONES DE LA DOMOTICA A LOS

VEHICULOS DE TRANSPORTE



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


SIETE RAZONAS PARA INCLUIR DOMÓTICA

APLICACIONES DE MOTORES ASINCRONOS

TRIFASICOS


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


APLICACIONES DE MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA


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


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


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


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


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


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


APLICACIONES DE MOTORES BRUSHLESS


ROTOR ……….. IMAN PERMANENTE ESTATOR …….. CONVENCIONAL

ALTA PRESICION FLEXIBILIDAD CONCEPCION COMPACTAFACIL OPERACION E INSTALACIONCONFIABILIDADALTA EFICIENCIAALTA FIABILIDADECOLOGICOALTO TORQUEMUY BAJO MANTENIMIENTO


BENEFICOS DE ESTA TECNOLOGIA


ESQUEMA CONPLETO DEL SISTEMA


ESQUEMA CONPLETO DE CONTROL


VISTAS DE LOS MOTORES BRUSHLESS


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



SISTEMA HIBRIDO AUTONOMO


ESQUEMA CONPLETO DE CONTROL

FIN DE LA EXPOSICIONPreguntas? / Muchas Gracias

NUESTRO CORREO ELECTRONICO [email protected]


Motores Brushless Final

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