CURSO BASICO DE VARIADORES DE VELOCIDAD PRINCIPIO DE

CURSO BASICO DE VARIADORES DE VELOCIDAD. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Y APLICACIONES FUNDAMENTALES 1

VARIADORES DE VELOCIDAD Variadores de Frecuencia Presentación Técnica

Introducción Gran parte de los procesos utilizados en la industria moderna funcionan a velocidades variables. Algunos ejemplos pueden ser: A) Transportadores D) Extrusoras B) Bombas E) Puentes Grúa C) Ventiladores F) Laminadores

Estos procesos requieren un control preciso de la velocidad para lograr una adecuada productividad, un producto final óptimo y garantizar la seguridad de personas y bienes. Los principales factores a considerar para el diseño de un sistema de regulación de velocidad son: - Límites o gama de regulación - Flexibilidad de la regulación - Rentabilidad económica - Estabilidad de funcionamiento a una velocidad dada - Sentido de la regulación - Carga admisible a diferentes velocidades - Tipo de carga (par constante, potencia constante, etc. ) - Condiciones de arranque y frenado.

Introducción Para la correcta elección del sistema Variador-Motor se requiere conocer el proceso en si y las condiciones ambientales que rodean este proceso. La regulación de velocidad puede realizarse por métodos mecánicos (Poleas, Engranajes, etc. ) o por métodos electrónicos (Accionamientos DC, Servo sistemas, Variadores de frecuencia, etc. ) A) Variador Mecánico Refrigeration and A/C Controls Commercial Compressors Household Compressors Appliance Controls Industrial Controls B) Motor DC C) Servo sistema D) Variador de frecuencia

Introducción • El variador de velocidad en realidad es un sistema de control de movimiento pues es capaz de controlar otras variables mecánicas como la posición o la aceleración. • Para controlar el movimiento en general debe controlarse el par ya que: Dicha variación es inercial, disipativa y en algunos casos regenerativa Donde: Tm: Torque motor Tm – Tr = J * d. O/Dt Tr: Par resistente J: Momento de inercia del conjunto motor-máquina O: Velocidad angular

Introducción Transportadore s Puede regularse la velocidad de producción según el tipo de producto a transportar. También evita golpes al transportar materiales delicados como por ejemplo botellas y envases evitando la caída y rotura de estos.

Introducción Bombas y ventiladores centrífugos para controlar el caudal En sistemas de presión constante y volumen variable. En este caso se obtiene un gran ahorro de energía porque el consumo varía con el cubo de la velocidad, o sea que para la mitad de la velocidad, el consumo es la octava parte de la nominal.

Introducción Bombas de desplazamiento positivo Se emplean para controlar el caudal y dosificación con precisión, controlando la velocidad.

Introducción Ascensores y elevadores Para obtener un arranque y parada suaves y pudiendo obtener diferentes velocidades para aplicaciones distintas.

Principio de funcionamiento Construcción • Diagrama de Bloques de un variador de Frecuencia

Principio de funcionamiento Rectificador de 6 pulsos

Principio de — funcionamiento Inversor de dos niveles

Principio de funcionamiento

Principio de — funcionamiento Tecnologías existentes

—Ventajas de utilizar variadores de frecuencia en motores asíncronos • Instalación y mantenimientos sencillo ya que la conexión del cableado es muy sencilla. • Aumenta la vida útil del motor al permitir arranques y frenados suaves, progresivos y sin saltos • Protege el motor, puede detectar y controlar la falta de fase a la entrada y salida del equipo • Limita la corriente de arranque • Permite el control de rampas de aceleración y deceleración regulables en el tiempo • Puede controlarse a través de un PLC • Se consigue un importante ahorro de energía • Se obtiene un mayor rendimiento del motor • Permite ver y controlar las variables

— Armónicos Motores con Control de Velocidad: Distorsión Armónica Inmunidad Control Red de Alimetación: Armónicos Proceso Emisiones Conducidas Emisiones Radiadas Tierra Emisiones Radiadas Conexion a motor Motor

Armónicos CORRIENTE CON CARGAS NO LINEALES • La onda de tensión de CA debe, idealmente tener una forma completamente sinusoidal. • Con cargas lineales , si se aplica una tensión sinusoidal, la corriente será también sinusoidal, ahora bien si la carga es no lineal la corriente se deforma y no es sinusoidal. • Los convertidores utilizados en los variadores son cargas no lineales y dan lugar a corrientes deformadas.

ARMÓNICOS DE CORRIENTE • Estas corrientes pueden descomponerse en una componente de frecuencia fundamental y otras componentes de frecuencia múltiplo de la fundamental denominados armónicas. • Matemáticamente

Armónicos onda no sinusoidal y su descomposición en armónicas

Colocación de filtros pasivos

Generales ASPECTOS A TENER EN CUENTA • Tipo de carga: par constante o variable, si tiene una zona de potencia constante. Carga activa o pasiva • Características del suministro eléctrico. Tensión nominal. Régimen de neutro. Calidad de la energía. Existencia de transformador y su capacidad • Tipo de motor: de inducción trifásico o de rotor bobinado , tensión nominal, de alta eficiencia o estándar.

Generales ASPECTOS A TENER EN CUENTA • Diapasón de regulación de velocidad necesario. Necesidad de reforzar la ventilación. • Par en el arranque. Verificar que no supere el permitido por el variador. • Frenaje Regenerativo. Cargas activas, de gran inercia y ciclos rápidos. Es más efectivo el convertidor que devuelve energía a la red que la resistencia de frenaje dinámico.

Generales ASPECTOS A TENER EN CUENTA • Condiciones ambientales: temperatura ambiente, humedad, presencia de polvo, ambiente explosivo, etc. Tipo de gabinete, IP y ventilación. • Aplicación multimotor. Si existe, prever protección térmica individual para cada motor. La capacidad del variador es la suma de la capacidad de los motores.

Generales ASPECTOS A TENER EN CUENTA • Consideraciones de la aplicación. Protección del motor por sobre temperatura y/o sobrecarga, contactor de aislamiento, bypass, rearranque automático, control automático de la velocidad. • Aplicaciones especiales. Compatibilidad electromagnética, ruido audible del motor, otras.

Eficiencia — Energética Eficiencia del motor. Pérdidas

— Eficiencia Energética Eficiencia del motor. Factores negativos • Dimensionamiento • Altura • Temperatura Ambiente • Temperatura de Trabajo. F, B, H Class 200 • Punto de Debilitamiento de campo

— Eficiencia Energética Eficiencia del motor. Factores positivos • El uso de materiales de núcleo magnético con muy bajas pérdidas de histéresis • El uso de estator particular, y geometrías de ranura del rotor • Alargar el núcleo con el fin de reducir la densidad de flujo magnético • Optimización del sistema de refrigeración

Motor Asincrónico 1) Carcaza (estator) - Motor de inducción trifásico: 2) Rodamientos 3) Soporte de rodamientos 4) Aspa de ventilación 5) Tapa de protección del ventilador 6) Caja de terminales y accesorios Refrigeration and A/C Controls Commercial Compressors Household Compressors Appliance Controls Industrial Controls Heating & Water Motion Controls Nis Storgaard Business Segment President Sven Ruder Business Segment President Comfort Controls Building Controls Burner Components Water Controls Gearmotors Marine Systems Flow 7) Interior de la carcaza (estator) Drives 8) Flange 9) Rotor 10) Eje

Motor Asincrónico Placa de características: Datos: Refrigeration and A/C Controls Commercial Compressors Household Compressors Appliance Controls Industrial Controls Comfort Controls Building Controls Burner Components Water Controls 1) Tipo de motor 5) Protección IP 2) Potencia (Kw) 6) Coseno phi 3) Tipo de conexión 7) Velocidad (r/min) 4) Voltaje y Corriente fabricación 8) Norma de Drives Gearmotors Marine Systems Flow

Dimensionamiento Condiciones iniciales: - Datos del motor: Potencia, Corriente nominal, Tensión, Velocidad, Tipo de conexión, etc. - Datos de la carga: Máquina accionada, Características del Comfort Controls torque, etc. Building Controls Refrigeration and A/C Controls Commercial Compressors Household Compressors Appliance Controls Industrial Controls Burner Components Water Controls - Tipo de fuente de alimentación: Voltaje, Frecuencia, Corriente máxima, etc. - Datos de la aplicación: Velocidad, Distancia de cables, Altura de instalación, Ambiente (Grado Ip), Cuatro cuadrantes, Buses de Drives Gearmotors comunicación, PID, Filtros, etc. Marine Systems Flow

Dimensionamiento Las características de carga las podemos dividir en cuatro grupos: 1) Máquinas bobinadoras con material bajo presión 2) Transportadores en equilibrio Ej. : Elevadores. 3) Máquinas prensadoras y otras Motion Controls Sven Ruder Nis Storgaard máquina de procesamiento de Business Segment President materiales. Drives Comfort Controls Heating & Water Refrigeration and A/C Controls Commercial Compressors Household Compressors Appliance Controls Industrial Controls Building Controls Burner Components Water Controls Gearmotors Marine Systems Flow 4) Máquinas de torque variable, como bombas centrífugas y ventiladores.