El presente texto se concibe como una herrmienta de apoyo al proceso de enseñanza - aprendizaje en la temática de los accionamientos eléctricos, dirigido a ingenieros electricistas, electrónicos, mecánicos y afines.
Cubre aspectos de diseño de regulación de accionamientos con motores de DC y de inducción, por ser los más empleados en el ámbito industrial. Puede ser utilizado como material de consulta siguiendo una metodología de formación magistral o para formación autónoma.
Usando metodología ABP: planear-hacer-controlar-verificar (PHCV) o concebir-diseñar-implementar-operar (CDIO), contribuye a que los estudiates comprendan la importancia de los accionamientos para su desempeño profesional, y a través de preguntas-respuestas, algunos ejemplos y ejercicios, muestra la forma como se puede desarrollar este tipo de proyectos en la vida laboral.
La estructura del libro busca no solo ayudar a aclarar dudas sobre la temática en particular, sino también incentivar a estudiantes y profesores hacia la indagación continua como mecanismo necesario para avanzar en el conocimiento, en la búsqueda de soluciones a problemas y en el planteamiento de situaciones novedosas.
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AutorEdinson Franco MejíaIdentificadores:
Profesor titular en la Escuela de Ingeniería Eléctrica y
Electrónica de la Universidad del Valle. Ingeniero electricista (1991),
magíster en Automática (1993) y doctor en Ingeniería de la misma institución
(2008). En el año 2002 ganó la beca BOMPLAN (Francia) con la cual realizó dos
estancias doctorales en el Instituto Politécnico Nacional de Grenoble (2003 y 2005).
Distinguido en el año 2021 como finalista y ganador de los premios docentes
universitarios CIDESCO con el grupo LIUR en la categoría "Docente de
proyección social".
Profesor tutor del programa de Tecnología en Electrónica en
la Universidad a Distancia de la Universidad del Valle entre los años 1989 y
1991; profesor hora cátedra de la Universidad San Buenaventura (1992),
Universidad ICESI (1993) y, desde el año 1993, profesor nombrado de tiempo
completo en la Universidad del Valle. Coordinador de los programas de
Especialización en Automatización Industrial y Maestría en Automática
(1994-2001, 2007-2018), director de los programas de posgrado en Ingeniería
Eléctrica y Electrónica (2011-2015), director del Grupo de Investigación en
Control Industrial (GICI) y director de los programas de posgrado de la
Facultad de Ingeniería. Sus áreas de interés alrededor de la automática abarcan
temas como la educación para control, las tecnologías para control y los
sistemas inteligentes con fuentes no convencionales y renovables de energía
eléctrica. |
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Catálogo Programa Editorial Univalle:
Libreria de la U:
Catálogo Programa Editorial Univalle:
CONTENIDO
Pre´ambulo XIII
1 Introducci´on 1
1.1 Definiciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Accionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Accionamiento el´ectrico . . . . . . . . . . . . . . . 3
Accionamiento moderno . . . . . . . . . . . . . . . 3
Conformaci´on de accionamiento el´ectrico . . . . . . 5
Tendencias tecnol´ogicas . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Ventajas de los accionamientos el´ectricos . . . . . . 8
Clasificaci´on de accionamientos el´ectricos . . . . . . 8
Motores el´ectricos empleados como accionador . . . 8
Un procedimiento de dise˜no . . . . . . . . . . . . . 10
Especificaciones del accionamiento el´ectrico . . . . . 12
Tipos de servicio en los accionamientos el´ectricos . 14
1.2 Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2 Cargas t´ıpicas en los accionamientos el´ectricos 17
2.1 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2 Introducci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.3 Caracter´ısticas est´aticas de los motores . . . . . . . 19
2.4 Clasificaci´on de cargas . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Cargas t´ıpicas empleadas en AE . . . . . . . . . . . 19
2.5 Modelado de las cargas . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Importancia del modelado de las cargas . . . . . . . 21
Expresiones matem´aticas de Jeq . . . . . . . . . . . 22
Expresiones matem´aticas del par de carga . . . . . 23
2.5.1 Mesa con tornillo sin fin . . . . . . . . . . . 24
2.5.2 Elevador simple . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.5.3 Accionamiento de banda transportadora . . 26
2.5.4 Accionamiento de pi˜non dentado y cremallera 26
2.5.5 Dispositivo de medici´on . . . . . . . . . . . 27
2.5.6 Masa inercial de un disco . . . . . . . . . . . 27
2.5.7 Masa inercial de una cuerda y polea . . . . . 28
2.5.8 Masa inercial de un cilindro r´ıgido . . . . . . 28
2.5.9 Masa inercial de un cilindro hueco . . . . . . 29
2.5.10 Viga con centro de masa descentrado . . . . 30
2.5.11 Masa inercial de un pilar rectangular . . . . 30
2.5.12 Masa inercial de objeto en movimiento lineal 31
Efecto de los engranajes . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.6 Modelos de fricci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.7 Determinaci´on experimental de la inercia . . . . . . 34
2.8 Representaci´on en bloques de la ecuaci´on mec´anica 36
2.9 Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3 Modelo y an´alisis del motor de corriente directa 39
3.1 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.2 Introducci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.3 Modelo matem´atico del motor de corriente directa . 42
3.3.1 Diagrama equivalente del MDC . . . . . . . 45
3.3.2 Modelo del MDC en espacio de estados . . . 45
3.3.3 Normalizaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.4 An´alisis del motor de corriente directa . . . . . . . 49
3.4.1 R´egimen permanente . . . . . . . . . . . . . 49
3.4.2 R´egimen din´amico a flujo constante . . . . . 53
3.5 Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
4 Control del motor de corriente directa DC 59
4.1 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4.2 Introducci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4.3 Representaci´on en bloques MDC . . . . . . . . . . . 63
4.4 Control cascada del MDC . . . . . . . . . . . . . . 64
4.4.1 MDC controlado por corriente . . . . . . . . 67
4.4.2 MDC controlado por voltaje . . . . . . . . . 73
4.5 Limitador de velocidad . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.6 Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
5 Modelos y an´alisis del motor de inducci´on 79
Notaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
5.1 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
5.2 Introducci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
5.3 Marco conceptual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
5.4 Transformaciones de referencias . . . . . . . . . . . 87
5.4.1 Transformaci´on de Clarke . . . . . . . . . . 94
5.4.2 Transformaci´on de Concordia . . . . . . . . 96
5.4.3 Transformaci´on de Park . . . . . . . . . . . 98
5.5 Modelos matem´aticos del motor de inducci´on . . . . 99
5.5.1 Modelo trif´asico ortogonal . . . . . . . . . . 101
5.5.2 Modelo bif´asico ab o vectorial real. . . . . . 111
5.5.2.1 Modelo en ab . . . . . . . . . . . . 115
5.5.2.2 Modelo en αβ . . . . . . . . . . . . 119
5.5.3 Modelo dq . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
5.5.3.1 Modelo de Park dq. . . . . . . . . . 125
5.5.3.2 Modelo dq de Krause . . . . . . . . 127
5.5.4 Modelo a un eje . . . . . . . . . . . . . . . . 129
5.5.4.1 Corrientes y fem del est´ator. . . . . 129
5.5.4.2 Corrientes y fem del rotor. . . . . . 130
5.5.4.3 Corriente de magnetizaci´on. . . . . 130
5.5.4.4 Flujos magn´eticos del est´ator y rotor.131
5.5.4.5 Ecuaciones de tensi´on. . . . . . . . 133
5.6 An´alisis del MI en r´egimen permanente sinusoidal . 135
5.6.1 Modelo equivalente del MI . . . . . . . . . . 137
5.6.2 Potencia, par y p´erdidas en MI . . . . . . . 138
5.6.3 Eficiencia del MI . . . . . . . . . . . . . . . 141
5.6.4 Caracter´ısticas par velocidad . . . . . . . . . 142
5.6.4.1 C´alculo del par m´aximo. . . . . . 146
5.6.4.2 Modificaciones curva par-velocidad. 146
5.6.4.3 Caso MI Jaula Ardilla. . . . . . . . 148
5.7 An´alisis del MI en r´egimen transitorio . . . . . . . . 150
5.8 Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
6 Arranque del MI 155
6.1 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
6.2 Introducci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
6.3 Arranque directo del MI . . . . . . . . . . . . . . . 157
6.4 Arranque del MI por resistencias . . . . . . . . . . 159
6.5 Arranque con auto-transformador . . . . . . . . . . 160
6.6 Arrancador estrella-tri´angulo . . . . . . . . . . . . . 161
6.7 Arrancador electr´onico . . . . . . . . . . . . . . . . 162
6.8 Ejercicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
7 Control cl´asico de los motores de inducci´on 167
7.1 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
7.2 Control de frecuencia del MI . . . . . . . . . . . . . 168
7.3 Controlador escalar . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
7.3.1 M´etodo indirecto . . . . . . . . . . . . . . . 170
7.3.2 M´etodo directo . . . . . . . . . . . . . . . . 171
7.3.3 Control V/f . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
7.4 Control vectorial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
7.4.1 Marcos de referencia . . . . . . . . . . . . . 186
7.4.1.1 Ligado al flujo del est´ator . . . . . 186
7.4.1.2 Ligado al flujo del rotor . . . . . . 187
7.4.1.3 Ligado al flujo en el entrehierro . . 188
7.4.2 Controles vectoriales directo e indirecto . . . 190
7.4.2.1 Control vectorial directo . . . . . . 190
7.4.2.2 Control vectorial indirecto . . . . . 191
7.4.3 Variadores con control vectorial directo . . . 192
7.4.3.1 Con inversor regulado en corriente. 193
7.4.3.2 Con inversor regulado en tensi´on . 199
7.5 Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
Referencias 211
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Ejemplo De Método En Investigaciones Sociales
Autor
Erico Rentería Pérez : Sigmar Malvezzi : Erico Rentería Pérez
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