s. DISPOSITIVOS DE REGULACION

Transcripción

1 'junta PAR'l'E s. DSPOSTVOS DE REGULACON Despus de habe conocido, tanto los paámetos, como la elación en el tiempo de tamos de egulación, podemos pasa a busca un dispositivo de egulación que sea apopiado. El dispositivo de egulación consta de a) Un ajustado del valo nominal o ajustado de la magnitud piloto b) El compaado c) El egulado popiamente dicho El ajustado de lá magnitud piloto intoduce la señal piloto o valo nominal en el dispositivo de egulación. En el compaado foma, el dispositivo de egulaci6n, la difeencia ente el valo efectivo "Xi y el valo no minal W" d la magnitud de egulación X. O sea la des viación de la egulación "X., " es X. 1l x W (5.1 ) Xlla desviación de la egulación,es el valo de entada del egulado popiamente dicho. Con un amplificado análogo podemos constui un compaado muy sencillo co nectando un AOP cono amplificado difeencial. Figua 5.1: R R e R ± o U Fig amplificado difeencial., 121

2 Si se usan las dos entadas, tabaja el AOP como ampl ficado difeencial, es deci, amplifica la difeencia de potencial ente las dos entadas El y E 2 si todas las esistencias son iguales Re = R = R, entonces ta baja el amplificado como compaado y puede foma la desviaci6n de egulaci6n Xw = X W en donde U1 = W y U2 = X. Conectando a una de las entadas el voltaje de entada (equivalente) popocional a la magnitud de egulaci6n X 1 a la ota el voltaje de entada popocional a lamagnitud piloto W, fomándose as! en el AOP la difeen c ia X " = x w. Como señal de salida tendemos un voltaje que es po pocional a la señal X" siempe 1 cuando la ganancia del AOP sea V = 1. La magnitud piloto o valo teóico es la señal de en tada del egulado popiamente dicho el cual puede se tambin un AOP. Una de las funciones impotantes del egulado es la invesión de la señal, o desfasamiento de po 10 cual se usa paa los eguladoes la entada invesoa del AOP. Paa tamos de egulaci6n con difeentes compotamientos en el tiempo son necesaios difeentes tipos de guadoes, los cuales deben tene difeentes compotamientos en el mismo aspecto. Los divesos compotamientos, en elaci6n al tiempo, se pueden alcanza de acuedo al diseño del cicuito con el AOP. 5.1 Tipos de eguladoes señal ta de Regulado P: El egulado P de entada tipo esca16n con una la misma foma 1 sin etado. eacciona a unaseñal de espue De la vaiación ente señal de entada y salida se detemina la constante de tansfeencia KPR del disposi 122

3 tivo de egulación de caácte popocional. La figua 5.2 nos muesta un cicuito con un AOP que tiene el compotamiento de un egulado P R _1 R e _1 V, U =x U e w a y t, Fig. 5.2 ( 5.2) ganancia del AOP. y Magnitud de Ajuste R Xw desviaci6n de la egulación Re Deb1do a que cada egulado tiene que inveti la fase de la señal de entada en un valo igual a 180, conectamos el cicuito del AOP como AOP inveso. El signo menos de la ecuación 5.2 caacteiza ese hecho. La señal de entada del egulado, X,es de la egulación. la desviaci6n La señal de salida es y, la magnitud de ajuste;con ba se en la ecuación 5.2 podenos desaolla la ecuaci6n 5.3 que es la ecuación del egulado P. 123,

4 / Y = K pr Xw (5.3) con X"1l = X W, Magnitud de Ajuste (Y)= Constante viaci6n de la egulación (Xw)' de tansfeencia x des Resultando y = K ( X W ) p (5.4).lY< X 2,... 1 Y h,.ó.y 1 fj. Y2 Ly_ 1 1 X 2 >< e w, Y X p 1 D,.y K = 1 =f PR l1x1.6 x 2 /\Y2 Fig. 5.3 Diagama del e ulado "P". pocional existe solo dento q"e,n de egulación X R La elaci6n po del secto del ma La señal de salida del egulado P solo es popocionalen un magen deteminado de la señal de entada, es el llamado secto o magen popocional X (magen o secto P). Si alteamos la señal de entada Xw en el valo total del magen popocional Xp se vaía la señal de sali 124

5 da Y en el valo total del magen de ajuste h (ve f gua 5.3): fuea del secto popocional no existe una elación popocional ente X y (ve figua 5.3).El egulado est sobenodulado. La caacte1stica de un dispositivo de egulaci6n conun egulado P es la desviación estable, sin ésta no podá tabaja el egulado. Ejemplo: En la figua 5.3atenemos el pincipio de un eguladoelectónico de voltaje. El amplificado opeacional (AOP) es el dispositivo completo de egulaci6n. De acuedo a la ecuaci6n del egulado (5.4) conectamos a la entada no invetidoa un voltaje de compaaci6n W cono magnitud piloto. '2 elemento de ajuste x './ R... Y R x e / U.l. + R 1... L dispositivo de egulaci6n "p" ' R R e w. R \l Z '! U 2.., T Fig. 5.3a Pincipio de un egulado elect6nico de voltaje. 125

6 Un diodo zene nos popociona el voltaje de compaaci6n. La magnitud de egulaci6n (valo egulado del voltaje) se conecta a la entada "invesoa" del AOP 1 as! tabaja el AOP cono un amplificado difeencial, y foma la desviaci6n de la egulaci6n "Xw". De la elaci6n R/Re esulta la constante de tansfeencia K pr del egulado. El voltaje de salida del tansistoes de ajuste. AOP es egulado po uno o vaios 7 Cuando X = W, o sea Xw O, el egulado taje de salida Ua = O, en az6n a que el ajuste se bloquea. nos da un vol tansisto de Solo cuando X t W, t O, tendemos que el egulado nos da un voltaje de salida, el cual se la señal de mando paa el elemento de ajuste. Entonces a la salida hab un voltaje U 2 t O pudiendo aqu! econoce un cicuito egulado con un compotamiento P, el cual tiene siempe una desviaci6n estable. Ente ms gande sea la amplificaci6n del egulado, más pequeña seá la desviaci6n constante. Debido a que el egulado P eacciona libe de "etado" no podemos hace la amplificaci6n muy gande, o de lo contaio el cicui to egulado empezaá a oscila. El ajuste de la ampli= ficación del egulado P es un compomiso ente la des viación estable, todavía pemisible, y la estabilidad del cicuito de egulaci6n. Resumen: El egulado plles un egulado ápido, cuya desventaja es la existencia de la desviación estable. La caacte1stica del egulado P es la constante popoci nal o constante de tansfeencia, K pr ' Regulado 1 El egulado 1 eacciona a un esca16n, como sefial de entada, con una salida que tiene una vaiaci6n constante de velocidad. Esa vaiación de velocidad es tan gande como gande sea el"sdalto" de la señal de entada. La elaci6n ente el cambio de velocidad de la señal de salida y la de entada se llama la constante de integ 126

7 ci6n KR del egulado (compae con el capitulo "Com potamiento ntegal"). Como todos los eguladoes el egulado inviete laseñal. Y:i.. Xw ( 5.5 ) De la ecuaci6n 5.5 desaollamos la ecuaci6n del egulado l. Xw = desviaci6n de la egulaci6n Vy ( 5.6 ) La figua 5.4 nos muesta el cicuito electónico de un egulado constuido con un AOP, asi como el diagama de la señal de entada y espuesta y los diagamas de Bode y polaes. 7 Al desfasamiento libe de la fecuencia que tiene el miembo se le agega el desfasamiento popio de cada egulado de = 180, así, la señal de salida del egulado especto a la señal de entada está en avcede fase de 90. Oto paámeto que se emplea com11nmente es el tiempo de integación T. Es el tiempo en el que lª señl de salida ha ecoido el valo de l magen total de ajus te, Yh,siempe y cuando la seal de cntda haya ejcctado un cambio equivalente al mgen total de Xh. (Xh = magen total de la magnitud de egulaci6n) Yh ( S. 7 ) :el egulado 1 egula com )h: Laloente la desviación, debiuo a que la señal de 3alida cambia todo el tiempo mientas Xw # O (Xw = desviaci6n de la egulaci6n). Esa egulaci6n necesita un tiempo detenninado, po esto tenemos que el egulado es un egulado muy lento. Las ecuaciones del capitulo contol integal se aplican tambin en este capítulo, siempe y cuando setenga en cuenta la invesi6n de la señal ejecutada po el egulado. 127

8 U e t X t W Re 11 + t A U = Y a diagama de Bode, o y t seal de espuesta t t.,... t"""o " _ t.. V = ) 1 y t J i, gafica pola +90o w O OL w=oo 6' a=>... '... u _..., 1 ;.. g<0 Re Fig. 5.4 Cicuito elect6nico de un egulado con su señal de espuesta, diagama de Bode 7 pola..' 128

9 1 a e Re. e u = U 1 F =_...;. Re. e W...;.._ t 1 1 J Re e. 1, J F = R e C W = _...:. "J w, ( 5.8 ) 1 Re e F J (.U ( 5.9 ) Resumen: El egulado 1 es mu'l lento, egula completa mente la dcsviaci6n de la egulaci6n. El paámeto del egulado 1 es la constante de integaci6n KR' Comeotamiento D l Un egulado D no puede existi, debido a que el com potamiento D significa la existencia de una señal ue salida mientas que la señal de entada vaia. La señal de salida es popocional a la velocidad conque se hace el cambio. A K =. DR V ' x. y = K V DR x (5.10 ) En el momento en aue temina la vaiaci6n de la señalde entada la señal de salida es igual a O, po esto no se puede lleva a cabo con un egulado Duna egulaci6n satisfactoia. El paámeto del compotamiento es el tiempo de dife enciaci6n TD: T D = (S.11 ) Un comotamiento D adicional, conviette un eguladolento en uno más ápido", po esto se encuentan genea!.. mente compotamientos D s6lo como complemento a otoscompotamientos. 129

10 El tiempo de difeenciaci6n TD es el tiempo en el que la señal de entada tiene que ecoe todo el magen Xh paa que la señal de salida sea igual al magen total de ajuste Y h Resumen. coegi (piloto) Un egulado D no existe P9que él no podfael valo efectivo hasta llega al valo nominal deseado. El compotamiento D como compotamiento adicional es apopiado paa conveti un egulado lento en un egulado más ápido., ". 130