Calculo de Parametros de un Motor DC

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Instituto  Tecnolo´gico  Superior de  Huichapan[pic 5]

Ingenier´ıa  Mecatro´nica Ma´quinas  Ele´ctricas

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Modelo de motor de corriente directa CD

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Alumno:

Carlos Zu´n˜iga Huerta        Profesor:

Luis Felipe Serna Hern´andez

IMT-G1

1 de diciembre de  2020

´Indice

1. Introducci´on         3
2. Marco te´orico         4
3. Desarrollo        6
4. Conclusi´on         9

1. Introducci´on

El uso de los motores de corriente directa junto con la aplicaci´on de metodolog´ıas de control, re- quiere conocer el modelo de comportamiento de este actuador para disen˜ar sistemas de control mediante software, como lo hacen los variadores comerciales de velocidad. Por tanto, estimar par´ametros  que  lo  caracterizan  resulta  de  mucha  utilidad,  si  se  considera  que  no  siempre  es posible obtenerlos de la informaci´on t´ecnica que el fabricante proporciona.En esta pr´actica se busca  el  modelo  de  un  motor  de  corriente  directa  conociendo  3  par´ametros  de  este:  RPM, corriente  de  armadura  y  voltaje  de  armadura.  Se  realiza  la  construcci´on  de  un  circuito  tanto f´ısico como digital en donde se accione un motor con ciertas caracter´ısticas necesarias para este trabajo,  posteriormente  al  tener  un  buen  an´alisis  de  las  variables  recolectadas  en  un  estado de  muestreo  se  visualizan  en  los  programas  en  donde  se  generar´a  un  an´alisis  por  parte  de  los mismos incluyendo el algoritmo de Steiglitz-McBride. Si el muestreo es correcto al igual que la simulaci´on podremos obtener los par´ametros esperados.

Los materiales para desarrollar la siguiente practica fueron:

-Tarjeta Arduino

-Motor de corriente directa con encoder

-Puente H, L293d

-Sensor de corriente, ACS712

-Sensor de voltaje FZ0430

-Software: Matlab y Arduino

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1. Marco te´orico

El motor de Corriente Directa es tambi´en conocido como motor de Corriente Continua o motor CC, son muy utilizados en disen˜os de ingenier´ıa debido a las caracter´ısticas torque-velocidad que poseen con diferentes configuraciones el´ectricas o mec´anicas. Una gran ventaja de los motores de CD se debe a que es posible controlarlos con suavidad y en la mayor´ıa de los casos son reversibles,  responden  r´apidamente  gracias  a  que  cuentan  con  una  gran  raz´on  de  torque  a  la inercia del rotor.[pic 9]

Donde

Va =                        Voltaje de armadura, voltios Ia =        Corriente de armadura, amperios Ra =                Resistencia de armadura, ohmios

La =        Inductancia de armadura, henrios

Vf =        Voltaje de campo, voltios

If = Corriente de campo, amperios Rff = Resistencia de campo ohmios Lf = Inductancia de campo, henrios

Laf =        Inductancia mutua de velocidad, henrios

J =        Momento de inercia del motor, kg-m 2 B =                Coeficiente de friccion Viscosa, kg-m 2’s TL =                        Par extemo aplicado al motor N-m

ω =        Velocidad angular del motor rad seg

El  algoritmo  de  Steiglitz-McBride  funci´on  obtenida  de  las  herramientas  de  procesamiento  de sen˜ales.  La  funci´on  STMCB  repite  los  pasos  anteriores  hasta  un  numero  de  iteraciones  niter. No  comprueba  la  convergencia  de  los  coeficientes  a  y  b  la  precisi´on  depende  del  nu´mero  de iteraciones niter.

Planteado el modelo de estado no lineal del motor de corriente directa, se procede a seleccionar el  modelo  lineal  que  se  usar´a  en  la  estimaci´on,  para  este  trabajo  se  utilizar´a  un  modelo  de control por corriente de armadura Ia , considerando que la corriente de campo If es constante y que no se aplica ningu´n disturbio TL= 0. El modelo de muestra en la ecuaci´on

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Donde k es la constante contra electromotriz y viene dada por K= LafIf

Para la pr´actica se ocup´o la ayuda del software Matlab y Arduino, se utiliz´o el m´etodo propues- to que es tomar los par´ametros de Voltaje, Corriente y Velocidad Angular, las cuales se tomaron a partir del arranque para poder observar el comportamiento de los par´ametros a medida que el motor alcanza su potencia m´axima

Para la obtenci´on del modelo matem´atico en la estimaci´on de par´ametros es necesario co- nocer las principales partes de un motor de corriente directa, las cuales consta de una parte el´ectrica y otra parte mec´anica. La parte el´ectrica tenemos los par´ametros de resistencia de ar- madura, inductancia mutua y corriente de campo, en la parte mec´anica tenemos un momento de inercia un coeficiente de fricci´on y un par de torsi´on

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