ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA DEPARTAMENTO DE AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL INDUSTRIAL
Laboratorio de Instrumentación Industrial INFORME
TRABAJO PREPARATORIO
X
Práctica #: 5 Tema:
Manejo de resistencias eléctricas.
Realizado por: Alumno (s): ISRAEL GUEVARA
Grupo:
GR4
(Espacio Reservado) Fecha de entrega: ____ / ____ / ____ f. ____________________ _________________________ _____ Año
mes
día
Recibido por:
Sanción: ________________________ ___________________________________ ______________________ _________________ ______
PERÍODO 2017 – 2017 – B B
Escuela Politécnica Nacional Laboratorio de Instrumentación Industrial Práctica Nº5 Tema: Manejo de resistencias eléctricas Objetivo:
Familiarizarse con los aspectos teóricos, el funcionamiento y los tipos de control de fase directa, inversa, integral, simétrica y chopper de las resistencias eléctricas industriales.
TRABAJO PREPARATORIO 1. Consultar las características de fabricación de las resistencias eléctricas (materiales, formas, principios) y sus aplicaciones en la industria. Las resistencias calefactoras estén hechas con alambre que está compuesto por una aleación de cromo y níquel con una proporción de ocho partes de níquel y dos de cromo (alambre 80/20), con esta aleación se logra una fuerte resistencia a altas temperaturas, se logran dispositivos de material resistente a fuertes impactos y resistivos y además es inoxidable. Un claro ejemplo de la aplicación de estos alambres de níquel y cromo son los que se usan en las secadoras de cabello o en los tostadores de pan. Otras combinaciones de metales son las utilizadas en las cocinas y hornos eléctricos, en las cafeteras o en los calentadores de agua, donde el alambre de cromo y níquel es recubierto con cerámica y enchaquetado con acero inoxidable o Incoloy (una combinación de níquel, hierro, cromo y cobre) o con cobre cromado. La diferencia son las cubiertas, las de Incoloy hacen que la resistencia soporte temperaturas superiores a las de 800 grados Celsius y permanezca sin oxidarse, mientras que las de cobre cromado son usadas para calentar líquidos mediante un proceso de inmersión. A este tipo de resistencias se les llama “selladas”. Otro tipo de resistencias de calor son las lámparas, las cuales funcionan a través de un filamento que es incandescente, se mantiene a una temperatura en la cual no produce luz, es entonces una lámpara que genera calor. Las resistencias cerámicas, tienen alta conducción del calor de los metales con el coeficiente resistivo negativo de la cerámica; es decir, mientras el metal puede calentar fácilmente a otro material, la cerámica por el contrario lo enfría. Al combinar ambos materiales, el metal incrementa su resistencia a altas temperaturas y hace que el calor en él perdure por más tiempo. Los metales usados en la aleación son el titanato de bario o el titanato de plomo. Un ejemplo del uso de estas resistencias cerámicas son las finas c apas que se encuentran en los vidrios de la parte trasera de los autos, que cuando se presenta una lluvia, desempañan la condensación que impide la clara visión a través del vidrio. Otros materiales que son utilizados en las resistencias de calor son el platino, el disiliciuro de molibdeno y el carburo de silicio, siendo este último de los más resistentes al calor ya que tiene un punto de fusión que alcanza los 2730 grados Celsius. Ejemplos:
Resistencias para válvulas de bonete
Este tipo de resistencias están fabricadas con una con alta resistencia a la corrosión, la vaina es de Incoloy 800 y en su interior encontramos el alambre resistivo NiCr aislado por el de óxido de magnesio (MgO). Resistencias son fabricadas con valores entre los 500W/m y los 600W/m permitiendo una más alta densidad que el cable con aislamiento mineral.
2. Implementar un convertidor AC-AC con control de fase directo, control tipo chopper y control de ciclo integral empleando la topología de potencia detallada en la Figura 4. Por medio de un microcontrolador, pulsadores y un LCD; se debe permitir seleccionar al usuario cuál de los 3 métodos de control se aplicará en la carga considerando los siguientes criterios.
El circuito de potencia debe ser implementado con un MOSFET de potencia adecuado, la carga será un foco de 100W. Se deberá utilizar un circuito auxiliar a su criterio que detecte el cruce por cero del voltaje de entrada a modo de realizar satisfactoriamente el control del Mosfet en sincronía con la red eléctrica y obtener las ondas deseadas en la carga para las tres técnicas de control. Para el control de fase directo, por medio de un potenciómetro (entrada análoga 0-5V) se controlará el ángulo de disparo de 0 a 180 grados. Para el control tipo chopper, la señal de control será una onda PWM de 1 kHz con relación de trabajo variable de 0 a 100% en pasos de 10% que será controlado por pu lsantes. Para el control de ciclo integral, el número total de ciclos será 10 y mediante pulsadores se seleccionará el número de ciclos en los que se enciende el foco mientras que en el resto de ciclos se mantiene apagado. Se recomienda emplear un optoacoplador para proteger el microcontrolador y separar el sistema de control y el de fuerza.
Diseño: Detector del cruce por cero:
Fig. 1. Diseño del Circuito
El código se adjunta en Anexo1
3. Presentar la simulación del circuito con las formas de onda en la carga, para el control de fase directo, control tipo chopper y control de ciclo integral.
Formas de onda: Chopper
Ciclo integral:
Bibliografía: Resistencias Calefactoras https://www.jmi.com.mx/resistencias-calefactoras Fabricante de resistencias calefactoras http://www.resistenciastope.com/es/29-resistencias-para-traceado-electrico-y-valvulas-debonetes/62-resistencias-para-valvulas-de-bonete/
Anexo 1
#define F_CPU 8000000UL #include #include #include #include
utoa(modo,dato,10); lcd_gotorc (1,16); lcd_puts (dato);
lcd_gotorc (1,1); lcd_puts ("C. Integral ");
#include "lcd.h"
lcd_gotorc (2,1);
int modo,auxangulo; int angulo,auxdelta ,actual,ciclos; char dato[8];
lcd_puts ("N.Ciclos:" ); utoa(ciclos/2,dato,10); lcd_gotorc (2,10); lcd_puts (dato); _delay_ms(100); } }
void inicio_micro (void); int main(void) { inicio_micro (); lcd_init (); while(1) {
}
if(modo==0) { lcd_clear (); lcd_gotorc (1,14); lcd_puts ("M="); utoa(modo,dato,10); lcd_gotorc (1,16); lcd_puts (dato); lcd_gotorc (1,1); lcd_puts ("Fase directo" ); lcd_gotorc (2,1); lcd_puts ("Angulo:"); utoa(angulo,dato,10); lcd_gotorc (2,10); lcd_puts (dato); _delay_ms(100); } else if(modo==1) { lcd_clear (); lcd_gotorc (1,14); lcd_puts ("M="); utoa(modo,dato,10); lcd_gotorc (1,16); lcd_puts (dato);
ISR(INT0_vect ) { _delay_ms(40); if(modo==0) { auxangulo ++; if(auxangulo >=12) { auxangulo =12; } OCR1A=695*auxangulo ; angulo=auxangulo *15; } else if(modo==1) { auxdelta ++; if(auxdelta >=5) { auxdelta =5; OCR0B=123; } else { OCR0B=(auxdelta *25)1; } } else if(modo==2) { ciclos=ciclos+2; if(ciclos>=16) { ciclos=16; } }
lcd_gotorc (1,1); lcd_puts ("C. Chopper "); lcd_gotorc (2,1); lcd_puts ("Delta:"); } utoa(auxdelta*20,dato,10); lcd_gotorc (2,9); lcd_puts (dato); lcd_gotorc (2,13); lcd_puts ("%"); _delay_ms(100);
} else if(modo==2) { lcd_clear (); lcd_gotorc (1,14); lcd_puts ("M=");
ISR(INT1_vect ) { _delay_ms(40); if(modo==0) { if(auxangulo ==0) { auxangulo =0; } else { auxangulo --;
} OCR1A=695*auxangulo ; angulo=auxangulo *15; } else if(modo==1) { if(auxdelta ==0) { auxdelta =0; OCR0B=1; } else { auxdelta --; if(auxdelta==0) { auxdelta =0; OCR0B=1; } else { OCR0B=(auxdelta *25)-1; } } } else if(modo==2) { if(ciclos==0) { ciclos=0; } else { ciclos=ciclos-2; if(ciclos==0) { ciclos=0; } } } } ISR(INT2_vect ) { _delay_ms(40); modo++; if(modo>2) { modo=0; } if (modo==0) { TCCR1A=0b00000000; TCCR1B=0b11001010; TIMSK1=0b00100010; auxangulo =6; angulo=auxangulo *15; OCR1A=695*auxangulo ; TCCR0B=0; } else if(modo==1) { TCCR0A=0b00000010; TCCR0B=0b00000011; TIMSK0=0b00000110; OCR0B=1; OCR0A=124; auxdelta =0;
TCCR1B=0; } else if(modo==2) { TCCR1A=0; TCCR1B=0b11000000; TIMSK1=0b00100000; TCCR0B=0; actual=0; } } ISR(TIMER1_CAPT_vect ) { if(modo==0) { TCNT1=0; PORTC=0; } else if(modo==2) { actual++; if(actual<=ciclos) { PORTC=1; } else { PORTC=0; } if(actual==16) { actual=0; } } } ISR(TIMER1_COMPA_vect ) { if(modo==0) { PORTC=1; } } ISR(TIMER0_COMPB_vect ) { PORTC=0; } ISR(TIMER0_COMPA_vect ) { PORTC=1; } void inicio_micro (void) { DDRA=255; DDRD=0; PORTD=255; DDRC=255; PORTC=0; DDRB=0b00000000; PORTB=0b11111111; EICRA=0b00101010; EIMSK=0b00000111; sei(); }
