Universitat de Girona

Programa de l'assignatura

Curs 2004-05

3105EL0015 COMPLEMENTS D'ELECTRICITAT I MÀQUINES ELÈCTRIQUES


Objectius  

Aprofundir en els coneixements de màquines elèctriques rotatives, especialment dels aspectes tècnics relacionats en la regulació i control de motors de c.c. i motors d´inducció i motors sincrons d´imants permanents ( brushless sinusoïdal ). Així mateix s´explicaran dos tipus de motors importants que no es vàren explicar en l´assignatura de Màquines lèctriques : motors brushless i motors pas a pas.

Els temes de control de màquines elèctriques rotatives, tan de c.c. com de c.a., s´expliquen des de diferents punts de vista, de tal forma que en l´assignatura s´apliquen conceptes d´electrònica de potència i conceptes de regulació automàtica. Es fa un especial incidència en la vertent pràctica dels conceptes desenvolupats en aquests temes, mitjançant la realització de les pràctiques de laboratori.
 
Prerrequisits  

Recomanats especialment Electrònica de Potència i Màquines Elèctriques

També és convenient coneixer alguns conceptes relacionats amb l'assignatura de Regulació Automàtica

 
Contingut (Programa)  

* CONTROL DE MOTORS DE C.C.


- Convertidors per alimentar els motors de c.c.

- Classificació dels convertidors per l´alimentació de motors de c.c. (pàg. 2)

- Rectificació controlada: quadrants de treball en funció de les diferents configuracions (pàg. 3), característiques de control per diferents configuracions. (pàg. 5)

- Ponts rectificadors totalment controlats: concepte de conducció contínua i discontínua. (pàg. 14, 15 i 16)

- Trossejadors o "choppers": quadrants de treball segons la configuració (pàg. 24).



- Regulació de velocitat del motor de c.c.

- Treball de la màquina de c.c. a parell màxim constant i a potència màxima constant.

- Principis bàsics de la regulació de velocitat.

- Estudi de la regulació de velocitat en cascada

- El regulador real de velocitat de motors de c.c. en cascada.



- Estructures dels accionaments a quatre quadrants amb rectificació controlada

- Generalitats.

- Accionament a quatre quadrants amb convertidor en muntatge en antiparal.lel ( doble pont ) sense corrent circulant.



- Estructures dels accionaments a quatre quadrants amb trossejadors en muntatge en H.

- Generalitats.

- Accionament de quatre quadrants amb un pont en H amb una diagonal bloquejada i l´altra treballant.

- Accionament de quatre quadrants amb un pont en H treballant alternativament les dues diagonals.


* CONTROL DE MOTORS D´INDUCCIÓ



- Convertidors per alimentar motors d´inducció.

- Estructura de l´etapa de potència d´un variador de freqüència.

- Modulació per amplada d´impulsos.




- Variació de velocitat modificant la freqüència.

- Necessitat de mantenir el flux constant.

- Definició de freqüència base i velocitat base.

- Corbes parell-velocitat a diferents freqüències. Necessitat de modificar la relació Vs/fs.

- Zona de treball a parell màxim constant, i zona de treball a potència màxima constant.

- Ajustament del valor de la freqüència base. Treball en sobrepotència.

- Elecció de les característiques del motor.

- Refrigeració dels motors d'inducció alimentats amb un variador de freqüència.

- Frenat regeneratiu amb un variador de freqüència.

- Quadrants de treball del motor d'inducció alimentat per un variador de freqüència.



* MOTORS BRUSHLESS ( MOTORS SENSE ESCOMBRETES )



- Introducció.

- Motor brushless derivat del motor de c.c.: motor brushless d.c. o motor brushless trapezoïdal

- Constitució i principi de funcionament.

- Equacions de la f.e.m. i del parell en el motor brushless d.c.

- Control del motor brushless d.c.




- Motor brushless derivat del motor síncron d´imants permanents: motor brushless sinusoïdal

- Constitució i principi de funcionament.

- Control del motor brushless sinusoïdal.

- Control vectorial del motor brushless sinusoïdal.





* MOTOR PAS A PAS



- Introducció

- Tipus de motors pas a pas

- Concepte de fase en els tres tipus de motors

- Sistemes multi etapes ( multi-stacks )

- Formules de l´angle de pas per cada tipus de motor

- Mètodes d´excitació magnètica pels motors pas a pas de reluctància variable

- Mètodes d´excitació magnètica pels motors de magnetisme permanent i els motors híbrids

- Excitació elèctrica unipolar i bipolar

- Seqüències lògiques pels motors de magnetisme permanent i pels motors híbrids en funció del mètode d´excitació magnètica ( pas ple, acc. d´ona, mig pas ) i d´excitació elèctrica ( unipolar o bipolar )

- Comentaris sobre figures relacionades amb el motor pas a pas de reluctància variable (VR).

- Comentaris sobre figures relacionades amb el motor pas a pas de magnetisme permanent o d´imants permanents

- Comentaris sobre figures relacionades amb el motor pas a pas híbrid

- Característiques generals dels motors pas a pas

- Sobre-oscil.lació

- Circuits de potència per l´excitació elèctrica d´un motor pas a pas

- Excitació elèctrica amb trossejat ( chopper )

- Rampes d´acceleració i desacceleració.

 

* SERVOACCIONAMENTS I SERVOMOTORS


-  Introducció. -  Definició de servoaccionament (servodrive) -  Definició de servomotors -  Algunes característiques dels servomotors d'inducció -  Algunes característiques dels servomotors síncrons d'imants permanents -  Un exemple de servomotors de cc: els servomotors Mavilor de baixa inèrcia fabricats per Infranor

 
Bibliografia  


Es disposen d'apunts a on es desenvolupen en detall tots els aspectes explicats a classe

Bibliografica complementària:

Edita B.J. Chalmers, "Electric motor handbook " , Butterworths 1988

Edita Danfos, "Cosas que merece la pena saber acerca de convertidores de frecuencia"

Takashi Kenjo and Akira Sugawara, "Stepping motors and their microprocessor controls", Oxford Science Publications 1994

T.J.E. Miller, "Brushless Permanent-Magnet and Reluctance Motor Drives"  Clarendon Press-Oxford, 1989

 
Mètodes docents  

 

Classes de teoria sobre matèria d'examen:

Els temes que formen part del programa de l'assignatura es desenvoluparan normalment seguin l'anomenat mètode docent de la classe magistral (això de magistral sempre m'ha semblat una mica pretenciós). En fi que ens basarem en el típic mètode de que el professor explica amb més o menys encert el seu rotllo a classe.

Ara bé, estem en una fase de progressiva adaptació dels estudis de la UdG al marc de convergència Europea seguint l'esperit de la Declaració de Bolonia signada per 29 països europeus. Entre els molts canvis que això ha de suposar hi ha el canvi de filosofia dels crèdits assignats a cada una de les assignatures. Es passarà del sistema actual en que el nombre de crèdits és una mesura del treball dels professors (bàsicament hores de classe) a un sistema de crèdits europeus anomenats ECTS mitjançant els quals s'intentarà quantificar l'esforç que ha de dedicar l'alumne a l'assignatura. Dins aquest marc també hi ha el propòsit de promoure altres mètodes docents que poden portar a substituir part de les classes magistrals per altres alternatives que fomentin l'autoaprenentatge de l'alumne.

Per això de forma experimental s'incentivarà l'autoaprenentatge de l'alumne plantejant preguntes a classe que incentivin la seva participació activa.

A fi de poder avaluar adequadament el treball personal de cada un dels alumnes, els informes de les pràctiques de laboratori que únicament inclouen la resposta de les preguntes plantejades en l'anunciat es redactaran de forma individualitzada i dins l'horari de classe.

Seminaris:

Està previst fer algun seminari entenen com a seminari el desenvolupament d'algun tema relacionat amb l'assignatura que no forma part del programa i per tant no és matèria d'examen. Malgrat els temes que es desenvoluparan en els seminaris no són matèria d'examen, és obligatori que els alumnes hi assisteixin, facin cara d'estar molt interessats i que a ser possible facin alguna pregunta. Posible tema:

-  Control vectorial o control orientat a camp de motors de c.a. (això ho teniu en els apunts com a material complementari)

 

 

 

 
Tipus d'exàmens i avaluacions  

A fi de poder avaluar adequadament el treball personal de cada un dels alumnes, els informes de les pràctiques de laboratori que únicament han d'incloure la resposta de les preguntes plantejades en l'anunciat es redactaran de forma individualitzada per cada alumne i dins l'horari de classe.  Durant el temps en que es redacti l'informe a classe es podrà dispossar dels apunts de l'assignatura, de l'anunciat de la pràctica però no es podrà dispossar d'un informe previ de la pràctica. Si una vegada corregida una pràctica surt menys de 5 sobre 10 s'haurà de repetir però la nota d'aquesta pràctica corregida serà com a màxim un 5 "pelat". 

La nota final surtirà d'aquests dos conceptes:

Informes de les pràctiques de laboratori (informe individual): 50 %

Examen (només teoria): 50 %

Cal assolir un nivell mínim (equivalent a un 4 sobre 10) en cada un d'aquests dos conceptes (pràctiques i examen) per poder aprovar l'assignatura. 

 

 
Informació addicional  

Pràctiques de laboratori

-  Accionament d'una màquina de cc mitjançant un simple pont de 6 tiristors

-  Accionament d'una màquina de cc mitjançant un doble pont de 6 tiristors sense corrent circulant. regulació de la velocitat d'un motor de cc

-  Accionament d'una màquina de cc amb trossejadors

-  Accionament d'una màquina d'inducció mitjançant un variador de freqüència

- Accionament d'un motor brushless trapezoïdal. Accionament i regulació de velocitat d'un motor brushless sinusoïdal

- Motor pas a pas

A fi de poder avaluar adequadament el treball personal de cada un dels alumnes, els informes de les pràctiques de laboratori que únicament han d'incloure la resposta de les preguntes plantejades en l'anunciat es redactaran de forma individualitzada per cada alumne i dins l'horari de classe.  Durant el temps en que es redacti l'informe a classe es podrà dispossar dels apunts de l'assignatura, de l'anunciat de la pràctica però no es podrà dispossar d'un informe previ de la pràctica. Si una vegada corregida una pràctica surt menys de 5 sobre 10 s'haurà de repetir però la nota d'aquesta pràctica corregida serà com a màxim un 5 "pelat". 

 
Llengua de les classes  

Català