INGENERIA ELCTRICA

FACULTAD DE INGENIERA: ELCTRICA, ELECTRNICA, MECNICA Y MINAS.

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERA ELCTRICA.MOTOR LINEAL DC

CURSO:CONTROL III ALUMNOS:NINANTAY PEDRAZA Amilcar080639 ECASTILLO MAMANI Gustavo052045PINARES MENDOZA Freddy080138ZUIGA SARA Jhon Rudier051618 DOCENTE:Ing. Manuel LAU PACHECOSEMESTRE:2014 - II CUSCO PER - 2014

NDICE

1. Introduccin 32. Conceptos Fundamentales de un Motor LinealDC43. Variables de estado - Ley de Faraday54. Conclusiones105. Bibliografa11

INTRODUCCINLos motores de corriente continua son los ms comunes y econmicos, y se pueden encontrar en la mayora de los juguetes a pilas, constituidos, por lo general, por dos imanes permanentes fijados en la carcasa y una serie de bobinados de cobre ubicados en el eje del motor, que habitualmente suelen ser tres y a su vez son ampliamente usados a nivel industrial. Los motores de corriente continua permiten un amplio rango de velocidad y pueden proporcionar un alto par-motor con control ms sencillo y econmico que cualquier motor de corriente alterna. En la actualidad los mtodos de control de velocidad se han ido desarrollando considerablemente y los ms comunes son el control de velocidad por corriente de campo y el control de velocidad por corriente de armadura, que son tcnicas de control no lineal. Hay muchas clases de motores elctricos de corriente continua. En este apartado se presentan las ecuaciones elctrica y mecnica de una clase particular que permite utilizar las caractersticas que suelen ofrecer los fabricantes. Se trata de un modelo matemtico lineal excepto para la componente de friccin

MOTOR LINEAL EN DCCONCEPTOS FUNDAMENTALES:El propsito de este suplemento es presentar el material bsico necesario para comprender el funcionamiento de los motores de corriente continua simples. Este est destinado a ser usado como material de referencia para las conferencias motores de corriente continua lineales y en EE301, ya que este material no est cubierto en el texto.Los motores elctricos son mquinas que convierten la energa elctrica en energa mecnica. Algunos ejemplos de motores elctricos conocidos incluyen motores que elevan y ventanas de automviles ms bajos, giran ventiladores de techo, y CDs y DVDs de espn.Un motor lineal es un motor bsico fcil de entender elctrica. Aunque el diseo lineal no es til para los motores elctricos ms prcticas, los conceptos que se aprenden aqu son tiles en la comprensin de rotacin motores de corriente continua. En esta seccin se introducir u opinin: algunos conceptos bsicos de los imanes y de flujo magntico, la ley de Lorentz vigor, la ley de Faraday, y luego el sencillo motor lineal DC.Ahora tenemos una comprensin suficiente para introducir el motor lineal. Como se muestra en la Figura, un motor lineal simple consta de una fuente de corriente, un campo magntico, y un cable que es libre de moverse a lo largo de un conjunto de rales. FUNCIONAMIENTO: Una corriente se mueve a travs de un alambre donde la direccin del flujo de corriente es perpendicular al campo magntico. El resultado es una fuerza aplicada al cable que hace que se mueva. La fuerza depende de la direccin y la magnitud de la corriente, la direccin y magnitud del campo magntico, y el ngulo entre los vectores de campos actuales y magnticos.Fig 01

LA LEY DE FARADAYAl cambiar el flujo magntico que fluye a travs del rea definida por un circuito cerrado de alambre produce una corriente en el circuito cerrado de alambre. La corriente se genera cambiando el rea de un bucle cerrado de alambre en un campo magntico. Tenamos que introducir la ley de Faraday con el fin para entender cmo funciona esta corriente para contrarrestar la fuerza de la ley Lorenz.La ley de Faraday establece que cambiando el rea de un bucle conductor en un campo magntico resultados de campo en una corriente. Esta corriente es impulsada por una tensin inducida que se da por:

Donde, L: representa la longitud de, y la direccin de la corriente en el hilo movibleU:representa la velocidad del hilo movible B: representa el campo magnticoLa ecuacin anterior indica que la tensin inducida depende de la velocidad del alambre, la magnitud y direccin del campo magntico, y la direccin de la corriente y la longitud del alambre en el campo magntico. Es importante entender que la tensin inducida moviendo el alambre genera una corriente que se opone al flujo de corriente desde la fuente de corriente se muestra en la Fig. Esta oposicin es descrita por la Ley de Lenz.OPERACIN DEL MOTOR LINEALCon el fin de describir una variacin de la operacin de un motor lineal, vamos a aplicar un voltaje fijo a los rales en lugar de la corriente DC. La direccin del flujo de corriente inicial, I, la fuerza desarrollada, Fd, a partir de la ley de Lorentz, la velocidad resultante, v, y la tensin inducida, E, estn todos indicado en el diagrama. La figura 2 muestra un diagrama de circuito que modelos de la configuracin fsica, incluyendo una resistencia, Rrail, que representa el pequeo pero distinto de cero la resistencia de la barra deslizante en contacto con los carriles.

Fig. 2: Mquina lineal con Fuente de tensin aplicadaSuponiendo que el voltaje aplicado es inicialmente cero, la fuerza sobre la barra movible ser inicialmente cero. Del mismo modo, si la barra en el campo magntico est inicialmente en reposo, el voltaje inducido a travs de la barra es cero. Supongamos ahora en algn momento la tensin VDC est encendido y corriente comienza a fluir a travs de la barra. El valor inicial de la corriente es I =Vdc/R , ya que Einducido es 0. Este iniciales resultados actuales en una fuerza de Lorentz (Fd) se aplican a la barra. Hasta el momento en que la barra comienza a moverse, la tensin inducida, dada por la ecuacin 3 en la seccin anterior, sigue siendo cero. Sin embargo, una vez que la barra se mueve, el vector de velocidad v ya no cero, por lo que la tensin inducida ya no es cero. La ecuacin KVL para el circuito en la Figura 2 sera:

Para utilizar esta mquina como un motor lineal, que sera necesaria para mover alguna carga mecnica tal como un carrito de la montaa rusa con algo de friccin que se opone al movimiento. Esta fuerza de friccin o fuerza de carga, seran tratados como una fuerza que se opone a la fuerza desarrollada a partir de la fuerza de la ley de Lorentz, Fd. La fuerza neta sobre la barra sera entonces la diferencia entre la fuerza desarrollada y la fuerza de carga:

Anlisis de la operacin de la mquina lineal puede llevarse a cabo utilizando estas ecuaciones. Por ejemplo, supongamos que una montaa rusa est operando con una carga aplicada fijo. Una vez que se consigue un funcionamiento de estado estacionario, la montaa rusa se est moviendo a una velocidad constante, v, y la fuerza neta en la montaa rusa sera cero. Por lo tanto, una fuerza de carga de estado estacionario implicara que:

Reordenando esta ecuacin implica una corriente de estado estacionario de:

Vamos a reescribir la ecuacin KVL arriba por conveniencia::

En esta ecuacin vamos a sustituir:

Esto da:

Reescribiendo:

Dividiendo ambos lados por BL da una expresin para la velocidad en estado estacionario:

Este resultado es til, ya que ilustra algunos conceptos clave que veremos de nuevo cuando nos dirigimos a las mquinas de corriente contina. En primer lugar, en un buen diseo, la cada de tensin en la resistencia modelado de los carriles ser pequea de manera que la tensin inducida ser casi equilibrar la tensin de DC aplicada. En segundo lugar, la corriente que fluye ser suficiente para crear una fuerza electromagntica que equilibra la fuerza de carga. La velocidad mxima y la fuerza mxima necesaria que nos dar una idea de la potencia del motor lineal.RESUMEN de las ecuaciones lineales de motor:

Cuando una corriente elctrica fluye en un conductor que est inmerso en un campo magntico, el conductor experimenta una fuerza.Esta fuerza se conoce como Fuerza de Lorentz. La direccin y sentido de estas tres cantidades se relacionan entre s, ya que son vectores:

En la ecuacin anterior,Fes la fuerza,qes la carga,Eel campo elctrico, v la velocidad de la corriente yBel campo magntico. En el caso mostrado no tenemos cargaqni campo elctrico.

Es fcil recordar las direcciones utilizando una regla mnemotcnica conocida como la "regla de la mano izquierda de Fleming", y que se ilustra en la figura. Colocando la mano izquierda como se muestra, si apuntamos el dedo ndice en direccin del campo magntico y el cordial o medio en direccin de la corriente, entonces el pulgar nos sealar la direccin en que se produce la fuerza.

PROCEDIMIENTO PARA SU CONSTRUCCIN: Sobre un par de imanes se colocan dos alambres conductores que se conectan a una batera. Por encima de estos conductores ponemos un objeto metlico redondo no magntico. Es importante que el objeto no sea magntico para que el imn no lo atraiga y evite que ruede libremente. En este caso usamos una punta de cautn, se puede usar tambin un pedazo de tubo de cobre.

Conectamos los dos alambres a una batera de 12 volts, a travs de una resistencia aprox. de 0.5 ohmios. La resistencia tiene la funcin de limitar la corriente ya que de otra manera, se fundiran los cables, pues lo que tenemos es prcticamente un corto circuito.

La corriente que circula por el objeto interacta con el campo magntico del imn, y en virtud de la fuerza de Lorentz, el objeto se mueve sobre los alambres. Invirtiendo el sentido de la corriente, el objeto se mover en la direccin contraria. Lo mismo sucede si se voltea el imn.

Unmotor lineales unmotor elctricoque posee suestatory surotor"distribuidos" de forma tal que en vez de producir untorque(rotacin) produce unafuerzalineal en el sentido de su longitud. Existen 2 tipos de motores cuales son de baja aceleracin y de alta aceleracin.Aplicaciones:Por lo general son utilizados para realizar estudios de colisiones conhipervelocidad, como armas, o comoimpulsores de masade sistemas depropulsin de naves espaciales. El motor lineal de corriente directahomopolartiporailgunes otro diseo de un motor lineal de alta aceleracin. Los motores de baja aceleracin, alta velocidad y alta potencia por lo general son del tipomotores lineales sincrnicos(LSM), El motor del Shanghai Transrapides un LSM.

CONCLUSIONES El anlisis de los motores de corriente continua separadamente excitados, mediante el uso de un modelo matemtico resulta de una suma de utilidad para poder anticipar los diferentes comportamientos de la mquina. SIMULINK es una herramienta eficiente y de gran precisin para desarrollar, modelar y simular diferentes modelos matemticos

BIBLIOGRAFA Katsuhiko Ogata, Ingeniera de Control Moderna, Tercera Edicin. Prentice Hall, 1998. Richard Dorf, Robert Bishop Sistemas de Control Moderno 10a Edicin. Prentice Hall, 2005. Benjamin Kuo Sistema de Control Automtico. Prentice Hall, 1996. http://en.wikipedia.org/wiki/Encoder

ANEXOS

EL ESQUEMA DE LA SIMULACIN DE MOTOR LINEAL

>> %Archivo - M ex1_10.m>> % Archivo M para calcular y hacer una grfica de la velocidad de >> % un motor lineal como una funcin de la carga>> VB = 120; % Voltaje de la bateria (V)>> r = 0.3; % Resistencia (ohms)>> l = 1; % longitud de la barra (m)>> B = 0.6; % Densidad de flujo (T)>> % seleccionar las fuerzas que se aplicarn a la barra>> F = 0:10:50; % Fuerza (N)>> % Calcular la corriente que fluye en el motor>> i = F ./ (l * B); % Corriente (A)>> % Calcular los voltajes inducidos en la barra >> % Calcular los voltajes inducidos en barra >> eind = VB - (i*r); % Voltaje inducido (V)>> % Calcular la velocidad de la barra >> v_bar = eind / (l*B); % Velocidad (m/s)>> % Grafica de la velocidad en la barra contra la fuerza>> plot (F, v_bar);>> title ('Grafico de velocidad contra fuerza aplicada');>> xlabel ('Fuerza (N)');>> ylabel ('Velocidad (m/s)');>> ylabel ('Velocidad (m/s)');>> axis ([0 50 0 200]);

CONTROL III

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