DOI:
https://doi.org/10.14483/22487638.11686Publicado:
2017-03-04Número:
Vol. 20 (2016): Edición EspecialSección:
Estudio de casoDiseño y construcción de una cámara de ensayos termoeléctricos
Design and building of a thermoelectric chamber test
Palabras clave:
Control de temperatura, Control PID, Pruebas termoeléctricas, sistema abierto, sistema cerrado, Transferencia de calor, Ziegler-Nichols (es).Palabras clave:
emperature control, PID Control, Thermoelectric tests, Open system, Close system, Head transfer, Ziegler-Nichols. (en).Descargas
Resumen (es)
Contexto: La vida útil de los diferentes equipos eléctricos varía dependiendo de las condiciones de uso; por esta razón, es necesario hacer pruebas simulando las diferentes temperaturas a las cuales podría estar expuesto un equipo eléctrico. Para ello es necesario el uso de una cámara de ensayos termoeléctricos la cual, además de permitir la realización de pruebas estandarizadas a dichos equipos, permite el desarrollo de proyectos de investigación en el laboratorio de Ensayos Termoeléctricos de la Facultad Tecnológica de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá, Colombia.
Método: El desarrollo del proyecto se realizó mediante la implementación de la estructura y control de la cámara. Adicionalmente, con el fin de hacer más eficiente el calentamiento, se equipó un mecanismo de retroalimentación de aire y se estableció el sistema (que cuenta con un control PID, proporcional, integral, derivativo), lo que permite garantizar que la temperatura establecida por el usuario en el centro de la cámara sea estable en el menor tiempo posible.
Resultados: Mediante el método de sintonización Ziegler- Nichols, se obtuvo el tiempo de retardo (41,10 s) y la constante de tiempo (927,43 s), las cuales permitieron el cálculo de la función de transferencia que permitió el modelado de la plata en el Simulink de Matlab, con el fin de obtener los valores PID en su forma de tiempo (kp= 27, Ti= 82 y Td=20). Ingresando estos valores en el pirómetro, fue posible realizar una prueba a un interruptor termomagnético sometido a una temperatura de 75°C obteniendo como resultado una temperatura homogénea sobre la superficie, ideal para realizar pruebas a este tipo de equipos.
Conclusiones: Fue implementado el diseño de una cámara de ensayos termoeléctricos. Esta cámare permite la variación de temperatura entre temperatura ambiente y 120°C mediante un sistema de control PID, incluyendo sistemas de retroalimentación de aire y de enfriamiento.
Resumen (en)
Context: The shelf life of the different electrical equipment varies depending on the conditions of use, so it is necessary to test simulating different temperatures at which can be exposed, this requires the use of a thermoelectric chamber test, which also allows standardized testing and enables the development of research projects in the Laboratory of Thermoelectric Tests of the Technological Faculty of the Francisco José de Caldas District University, Bogotá, Colombia.
Method: Implementing the structure and control of the chamber was main part of this project. In addition, in order to make heating more efficient, we equipped an air feedback mechanism and established the system (which has a PID, proportional, integral and derivative control), which ensures the temperature set by the user in the center of the chamber is stable in the shortest possible time.
Results: Using Ziegler-Nichols tuning method, we obtained the delay time (41.10 s) and the constant time (927.43 s), which allowed us to calculate the transfer function for modeling the system plant in Matlab Simulink in order to find the PID values in form of time (kp = 27, Ti = 82 and Td = 20). By entering these values in the pyrometer, it was possible to test a thermomagnetic switch subjected to a temperature of 75 ° C resulting in a homogeneous temperature on the surface, ideal for testing this type of equipment.
Conclusions: We implemented the design of a thermoelectric test chamber. This chamber allows the temperature variation between ambient temperature and 120 ° C by a PID control system, including air feedback and cooling systems.
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