Controladores de tensión y convertidores ..trabajo de electrónica industrial

1. REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
ESCUELA DE INGENERIA ELECTRICA
EXTENSIÓN MATURÍN
Diseño de un circuito controlador de velocidad
para un motor de corriente directa
aprovechando las propiedades de los
controladores de voltaje
Alumno:
Víctor M. Figueredo S
C.I: 25.612.728
Jonathan González
C.I: 25.502.523.
Profesor: Ing. Néstor Machado

2. CONTROLADORES DE TENSION
Un regulador de tensión o regulador de voltaje es un
dispositivo electrónico diseñado para mantener un nivel
de tensión constante
Los reguladores electrónicos de tensión se encuentran
en dispositivos como las fuentes de alimentación de los
computadores, donde estabilizan las tensiones de
Corriente Continua usadas por el procesador y otros
elementos. En los alternadores de los automóviles y en las
plantas generadoras, los reguladores de tensión controlan
la salida de la planta. En un sistema de distribución de
energía eléctrica, los reguladores de tensión pueden
instalarse en una subestación o junto con las líneas de
distribución de forma que todos los consumidores reciban
una tensión constante independientemente de cuanta
potencia exista en la línea.

3. TIPOS DE REGULADORES DE TENSIÓN
Reguladores integrados
Hoy en día es más común encontrar en las fuentes de alimentación
reguladores integrados, normalmente son componentes muy parecidos a los
transistores de potencia, suelen tener tres terminales, uno de entrada, un común o
masa, y uno de salida, tienen una capacidad de reducción del rizado muy alta y
normalmente sólo hay que conectarles un par de condensadores.
Reguladores conmutados
poseen mayor rendimiento de conversión, ya que los transistores funcionan
en conmutación, reduciendo así la potencia disipada en estos y el tamaño de los
disipadores. Se pueden encontrar este tipo de fuentes en los ordenadores
personales, en electrodomésticos, reproductores DVD, etc, una desventaja es la
producción de ruido electromagnético generado por la conmutación a frecuencias
elevadas, teniendo que apantallar y diseñar correctamente la PCB (Placa de
Circuito Impreso) del convertidor

4. TIPOS DE REGULADORES DE TENSIÓN
Reguladores electromecánicos
Los reguladores electromecánicos basan su principio de
funcionamiento en un auto transformador de columna, sobre la
cual se dispone un cursor accionado por un servomotor, que en
su recorrido suma o resta espiras. Este movimiento de auto ajuste
es controlado por un comando electrónico, que se activa cada vez
que la tensión de salida se desvía de su valor de calibración,
ajustándose automáticamente y con ello mantiene
permanentemente la tensión de salida estable, la respuesta es
lenta a las variaciones rápidas de tensión. Las ventajas que ofrece
este principio son que cuenta con una alta precisión (1,5 %) y
eficiencia del 99 %, teniendo capacidad de sobrecarga de hasta
500 % sin generación de contenido armónico, sin embargo
aunque no genera ruido armónico tampoco lo elimina. Su vida útil
es mayor a 25 años en funcionamiento continuo a plena carga por
su diseño y robustez.

5. ESTABILIZADORES DE TENSIÓN ALTERNA
Regulador de tensión de corriente alterna por inducción
Este es un tipo antiguo de regulador usado en 1920 que usa el principio de una espira en una
posición fija y una espira secundaria que puede rotarse en un eje en paralelo con la espira fija.
Cuando la espira movible se posicionan perpendicular a la espira fija, las fuerzas magnéticas que
actúan sobre la espira movible balancean entre sí y la tensión de salida no cambia. Al rotar la espira en
una dirección o alejarla de la posición central incrementará o reducirá la tensión en la espira secundaria
movible.
Regulador ferroresonante
La ferroresonancia es la propiedad del diseño de un transformador en el cual el transformador
contiene dos patrones magnéticos separados con acoplamiento limitado entre ellos. La salida contiene
un circuito resonante paralelo que toma su potencia del primario para reemplazar la potencia entregada
a la carga. Hay que notar que la resonancia en la ferroresonancia es similar a aquella en los circuitos
lineales con condensadores o inductores en serie o paralelo, en donde la impedancia tiene un pico a una
frecuencia en particular. En un circuito no lineal, como el que se usa en los transformadores
ferroresonantes, la resonancia se usa para reducir los cambios en la tensión de alimentación para
suministrar una tensión más constante a la carga.

6. EJEMPLOS DE REGULACIÓN
Regulador Zener
Es el regulador de tensión más sencillo. Consiste en una resistencia serie de entrada
y el diodo zener en paralelo con la carga como se muestra en la siguiente imagen.
Cuando la tensión de entrada aumenta se produce un aumento de la corriente de
entrada, como la tensión del diodo zener es constante, absorbe el exceso de corriente,
mientras la resistencia de entrada absorbe esta variación de tensión. Si se produce una
disminución de la tensión de entrada la caída de tensión en la resistencia de entrada
disminuirá, compensando la disminución inicial, por el zener circulará menor corriente

7. Regulador transistor
Este tipo de regulador utiliza un transistor en serie con la carga, como
puede observarse en el esquema.
En este circuito la corriente de entrada sigue los cambios de la
corriente por la carga, sin embargo, en el regulador paralelo la corriente
por la carga se mantenía constante. Al haber sustituido la resistencia
serie por un transistor, este regulador tiene un mayor rendimiento que el
anteriormente visto, por lo que se utiliza en circuitos de mayor potencia.
Si se produce una baja en el valor de la resistencia de carga, la corriente
de entrada al circuito estabilizador aumenta, también aumenta la
corriente por la resistencia Rv, como el diodo zener mantiene su tensión
constante, aumenta la caída de tensión en Rv, con lo que la tensión
colector-base del transistor aumenta, volviéndose menos conductivo, y
estabilizando el aumento inicial de corriente

8. CONVERTIDORES
Un convertidor eléctrico tiene la característica de alterar la tensión y las
características de la corriente eléctrica que recibe, transformándola de tal
forma que sea apta para el uso a que estés destinada en cada situación.
Tipos de convertidores
Los tipos de convertidores eléctricos y electrónicos más comunes son:
• DC a DC. que se trata de un instrumento que transforma la corriente
continua de una tensión a otra
• AC a DC. transforma una señal de corriente alterna de entrada a una
señal de corriente continua de salida. también son llamados
rectificadores.
• DC a AC. Se trata de un inversor que es un dispositivo que convierte a la
corriente DC o directa o continua a corriente alterna, AC. Estos
convertidores concretamente transforman la corriente continua de 12 o
de 24 V producida por paneles solares por ejemplo, y que se almacena
en una batería, en corriente alterna de 125 o de 220V, como la que se
utiliza normalmente en sitios a donde llega la red eléctrica tradicional
• AC-AC: Un convertidor AC-AC es un dispositivo electrónico de estado
sólido que convierte una señal de entrada de corriente alterna en una
señal de salida alterna, donde el voltaje y la frecuencia de salida se
puede modificar arbitrariamente

9. APLICACIÓN
Gracias a las propiedades de los reguladores de voltaje se
realizo un circuito regulador de velocidad de un motor de corriente
continua con un N555. este circuito permite regular la velocidad de
un motor dc alimentado por una fuente de 12v.
Utilizando los siguientes materiales:
(2) Resistencias
1k ohmio
(1) Potenciómetro 10k ohmios
(1) Condensador electrolítico 0,1 micro faradios
(1) NE 555
(1) Transistor 2N2222A
(1) Diodo 1N 4007
(1) Motor DC
(1) Fuente de 12 Vdc

10. SIMULACIÓN
En este primer diagrama se puede observar que mientras se va regulando hacia
el 100%, la velocidad del motor va disminuyendo y el voltaje también
Ahora en este diagrama se observa que mientras se regula hacia el 0% la
corriente tiene menor oposición y el motor gira mas rapido