inversor de giro para motor trifasico jaula de ardilla con triacs

1. Electrónica de Potencia – Universidad Autónoma de Colombia.
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INFORME LAB 4 – SISTEMA INVERSOR DE GIRO ELECTRÓNICO PARA
MOTOR 3Φ
Nelson Andrey Gallego Buitrago
e-mail: nlsn.andrey@gmail.com
Yang Steven Gómez Matiz
e-mail: daimetrer@hotmail.es
a la carga, reduciendo la temperatura que se disipa en el
RESUMEN: En este laboratorio vamos a ver la TRIAC.
aplicación de dispositivos electrónicos digitales y de
potencia con sus respectivas sustentaciones de tipo
teórico y práctico, el uso principal para este caso radica 2.2 EL TRIAC Y EL MOTOR TRIFÁSICO
en la implementación de un circuito que nos permita
controlar el sentido de giro de un motor trifásico jaula de
Para este modelo específico la carga a manipular
ardilla. La sección de potencia corresponderá a una
radica en un motor trifásico jaula de ardilla, con
tensión trifásica entre líneas de 208v, la cual se
especificaciones de Tensión de linea 208v, Inominal 1.5A
encargara del respectivo switcheo de las fases, la
corriente alterna, como se comentó en líneas pasadas la
sección digital se encargara de suministrar la corriente
intención es controlar el sentido de giro del motor por
específica para cada grupo de TRIACS, el sistema
medio de dos pulsadores, que ya especificaremos más
digital estará alimentado con una tensión de 5V. Para
adelante, En este punto nos valdremos de una de las
este caso el sistema digital recaerá en un modelo FLIP-
funcionalidades del TRIAC, y lo colocaremos para
FLOP SR, con el respectivo ajuste de una resistencia
trabajo como interruptor, por tanto es necesaria la
dependiente de la corriente de activación para el TRIAC.
elección del respectivo TRIAC, para realizar la selección
de este debemos tener en cuenta los siguientes
PALABRAS CLAVE: TRIAC, interruptores de estado
aspectos:
sólido, FLIP-FLOP, motor, octoacoplador, inversor.
 Corriente MT2-MT1.
 PRV (Peak Reverse Voltaje).
 dv/dt, di/dt. (Para dimensionar protección)
1 INTRODUCCIÓN
Para la primera parte debemos analizar la corriente que
En este informe de laboratorio podrá encontrar deben soportar los TRIAC, esta es definida por la carga
información básica sobre el comportamiento del TRIAC, en este caso un motor trifásico conectado en estrella (Y).
octoacoplador, y el flipflop, respecto al modelo físico que
vamos a implementar, los pasos pertinentes para Tenemos:
obtención física de este modelo con sus
correspondientes materiales y diagramas, también podrá P=VlIl cos 
encontrar una sección donde se analizaran los
resultados obtenidos y se concluirán una serie de ideas Como el motor trae especificado la I de línea y en una
para este caso sustentado con cálculos teóricos vs conexión en estrella:
resultados prácticos.
Ilinea=Ifase Il= Inominal=1,5A
2 EL TRIAC, EL FLIP-FLOP SET RESET Por seguridad utilizamos algo que se llama la corriente
Y EL OCTOACOPLADOR de diseño (Idiseño) que es igual a la corriente nominal por
un factor de seguridad, en este caso 1,25. Esto nos da la
corriente de conducción mínima que debe soportar el
2.1 CARACTERÍSTICAS DEL TRIAC TRIAC entre sus terminales M T2 -MT1.
El TRIAC, es un dispositivo electrónico encasillado en la Idiseño=Inominal*1,25
electrónica de potencia, en la sección de interruptores Idiseño=1,5A * 1,25
de estado sólido de gran importancia ya que no contiene Idiseño=1,86 A
elementos mecánicos en movimiento mejorando
altamente la eficiencia, horas de vida útil y tiempo de Ahora continuamos con la segunda parte la cual refiere a
respuesta. Gracias a su comportamiento podemos el valor máximo de tensión que soporta el triac sin que
adaptarlo para el trabajo simple de un interruptor o en se modifiquen sus propiedades naturales.
aplicaciones con funciones más densas, con la
respectiva adecuación del ángulo de disparo, para la El PVR:
intermitencia de la señal. Además, un TRIAC comparado
con un SCR es un dispositivo que ofrece un mejor
comportamiento, ya que puede entregar mayor potencia
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VPICO cuenta que la carga con la cual estamos trabajando es
VRMS  trifásica, por tanto tendremos 3 líneas y 1 neutro, la
2 conexión para el motor jaula de ardilla por la cual
optamos es estrella, se llegó a esta elección por la
Como conocemos el valor de la tensión RMS que son facilidad que presenta esta conexión para adaptar el
208v, teniendo en cuenta esta ecuación despejamos control por medio de TRIACS.
para obtener la Tension pico donde: Por tanto lo que puede observar en la figura 2, es el
diagrama de control sección potencia para una sola
VP  2 VRMS 
línea, más adelante encontrara el diagrama final con las
6 líneas.
VP  2 208v 
VP  294,15v 2.3 EL OCTOACOPLADOR
Este dato nos permite conocer la tesion máxima que
debe ser capaz de soportar el triac entre sus terminales
MT2-M T1.
Así que en base a los suministros comerciales optamos
por el uso de un TRIAC referencia BTA08-600B, con Figura. 3 Octoacoplador
especificaciones de trabajo, tensión: 600v, corriente: 8A
y corriente de activación gate (puerta): 10mA, que se Para este modelo en cuestión añadimos un
ajusta perfectamente a las exigencias para el modelo, ya octoacoplador que puede observarse en la figura 2-3,
que la tensión PVR es de 294,15v, y la corriente con su este elemento se añadió porque en un esquema anterior
respectivo factor de seguridad de 1,86A. que se planteó, se presentaban problemas entre la
sección digital y la de potencia al ser necesario aterrizar
MT1, para cada una de las líneas.
Por tanto al implementar este dispositivo, aislamos la
sección digital, de la sección de potencia. Básicamente
lo que sucede es que como se puede observar en la
figura 3, en el encapsulado se encuentra un diodo que
emite una haz de luz, y un triac con sus respectivas
terminales MT2-M T1 y el Gate que en este caso para
activar la conducción depende del estado del diodo ya
mencionado.
Por último el diagrama de conexión se puede encontrar
en la figura 2. Como se puede observar entre los
terminales 1 y 2 para nuestro Octoacoplador MOC3020
se encuentra el diodo, por tanto del sistema de control
FLIP-FLOP induce una tensión específica al ánodo y
Figura. 1 TRIACS como el katado se encuentra aterrizado este diodo
dependerá específicamente de nuestro sistema digital,
se añadió una resistencia en serie a el terminal ánodo,
ya que del sistema digital obtenemos una tensión de 5V
que para el diodo sería muy elevado y a largo plazo nos
afectaría, por tanto para reducir el valor de la tensión
adaptamos una resistencia de 330Ω.
Finalizando destacamos que del octoacoplador en su
triac no es capaz de soportar la tensión de línea, así que
trabajamos con un segundo triac Q1, para el cual
adaptamos una resistencia de 330Ω para controlar el
Figura. 2 Diagrama del Montaje para el Control de L1 ángulo de disparo ya que en este punto el triac está
con TRIAC frente a una señal AC.
Lo que podemos observar en la figura 1, es la vista 2.4 FLIP-FLOP
superior tipo foto de los respectivos triacs que fueron
usados para este modelo, también puede observar la Ahora solo nos falta considerar la sección digital,
designación de las patas del TRIAC. que en este caso es muy importante ya que este modelo
En la figura 2, podemos observar el diagrama del se encuentra restringido para que el motor cambie su
montaje que se realizó para el control de la señal que es sentido de giro por medio de pulsadores. Además que
suministrada a la Bobina #1, es importante tener en también debemos tener en cuenta que, debemos
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diseñar este sistema para que nos proporcione una 2.5 MODELO COMPLETO
señal para la activación del Diodo del octoacoplador.
Para el sistema de control en este caso optamos
por la implementación de un sistema digital para el ON-
OFF que es un FLIP-FLOP, este dispositivo lo que nos
va a permitir es que cuando tecleemos un pulsador
especifico, nos arroje un 1 a la salida que son 5V y este
se mantenga, de la misma manera cuando pulsemos el
segundo pulsador nos arroje un 0, 0V y se mantenga.
Existen diversos FLIP-FLOPS circuitos secuenciales que
ofrecen diferentes comportamientos, para nuestro
modelo se ajusta un FLIP-FLOP RS compuesto por dos
compuertas NAND el cual se puede observar en el
siguiente diagrama (Figura 4).
Figura 4 FlipFlop RS
Tabla 1.
Modo de Entradas Salidas
Operación R S Q Q Figura 5 Montaje Final (Parte A)
Prohibido 0 0 1 1
Set 0 1 1 0
Rest 1 0 0 1
Mantenimiento 1 1 No cambia
En la Tabla 1, podemos observar los diferentes
modos de operación, en nuestro modelo nunca los dos
pulsadores estarán pulsados al tiempo, ya que esta
opción no daría cambio pero no nos interesa, la cuestión
es que con un pulsador activaremos y con el otro
desactivaremos, respectivamente estos serían los
estados Set y Reset observando la Salida Q como
resultado. En este punto optamos por el uso de una
compuerta NAND, referencia 74LS00
Figura 6 Montaje Final (Parte B)
Para este modelo la sección digital y de potencia
son similares a laboratorios pasados, la diferencia radica
en que ya no deseamos un control ON-OFF, sino un
inversor del sentido de rotación del motor, es importante
tener en cuenta que en un motor trifásico análogamente
el cambio en el sentido de giro se ejecuta alternando
una fase con otra bobina, se puede ampliar esta
información en la figura 7 y figura 8.
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MT2-M T1 del triac, como podemos ver cuando el motor no
está en movimiento la señal es retenida totalmente en el
TRIAC, no obtenemos los 120v, ya que en el circuito se
producen perdidas y la fuente de alimentación entrega
una tensión un poco menor, mientras que cuando el
motor está en movimiento la tensión es
aproximadamente de 0, lo que nos indica que toda la
señal está siendo transferida a la carga.
Figura 7 Motor Trifásico
También se realizó la medición de la tensión de
línea en cada una de las bobinas cuando el motor se
encentraba encendido, obteniendo los siguientes
resultados:
VB1-B2=212V
VB1-B3=212V
VB2-B3=212V
Se realizaron estas mismas mediciones cuando el
Figura 8 Motor Trifásico (Cambio Sentido de Rotación) motor estaba apagado obteniendo una tensión entre
bobinas de 0v.
Este principio para el cambio del sentido de rotación,
desprende una serie de fundamentos en relación a el Como podemos ver estos datos corresponden a los
área fasorial, por el momento dejaremos este tema de ya vistos en el TRIAC.
lado. La cuestión radica en que si deseamos controlar el
sentido de giro debemos ejecutar un cambio en las fases 4 CONCLUSIONES Y ANALISIS DE
para dos respectivas bobinas, en nuestro modelo la
bobina 1 B1 se mantiene fija para los dos circuitos RESULTADOS
Figura 5 y Figura 6, y las bobinas B2 y B3 alternan con
las fases L2 y L3. Esto básicamente es lo que se 4.1 Conclusiones
demuestra en cada uno de los diagramas.
 Se comprobó que el sistema de control
En referencia a la parte digital para el control de cada Triac efectivamente nos permite controlar
sentido de giro se usó un flipflop SR independiente, ya el paso de la señal aunque el circuito este
que es necesario que el motor gire en un sentido, se alimentado por una alta tensión.
detenga y arranque en el sentido de giro inverso. Es  Aunque en la carga no haya tensión,
importante aclarar que no se puede invertir el giro debemos tener precaución por que el
instantáneamente ya que el motor tiene un margen de circuito todavía está alimentado con la
15seg para detenerse, en caso dado de ejecutar un tensión de la fuente, y toda esta tensión
proceso como este el motor presentaría problemas hace presencia en el TRIAC.
eléctricos y mecánicos al estar sometido a un freno  En el momento que no hay conducción
contracorriente tan brusco, por último es importante entre los terminales principales, toda la
denotar que el sistema digital está diseñado para que el carga es retenida en el triac, cuando el
motor para cada control de giro inicia apagado, se activa Gate es excitado toda la señal pasa a la
un flipflop y obtenemos un 1, 5v que activa el diodo que carga.
incide sobre el triac del octoacoplador y permite activar  El octoacoplador es un elemento
el triac Q para cada caso respectivo el cual permite fundamental que ofrece una alta eficiencia
realizar el switcheo de cada una de las fases, por medio cuando es necesario aislar circuitos que
del pulsador alterno a este circuito apago el motor, y con difieren en magnitudes notables de tensión
el circuito B proporciono marcha en el otro sentido. y corriente
3 RESULTADOS Y ANALISIS
Por medio del multímetro como instrumento de
medición obtuvimos los siguientes datos:
Tabla 2.
Tensiones
Motor OFF Motor ON
116,5v 0,88v
Lo que se puede observar en la Tabla 2, son los
datos de tensión que se obtuvieron, en los terminales
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