PARTE 1 VARIADORES DE VELOCIDAD EN ESTACIONES DE BOMBEO: VENTAJAS

PARTE 1 VARIADORES DE VELOCIDAD EN ESTACIONES DE BOMBEO: VENTAJAS
PARTE 2 CONTROL DE VELOCIDAD DE LOS MOTORES DE INDUCCIÓN

Variadores de Velocidad en Estaciones de Bombeo VENTAJAS
1 PARTE 1

SUMARIO – PARTE 1 Introducción Criterios para la Selección de los Variadores de Velocidad Ahorro de energía en bombas y ventiladores con Variadores de Velocidad 3.1 Curvas típicas en bombas y ventiladores 3.2 Desplazamiento de la curva de la bomba en función de la disminución de la velocidad 3.3 Desplazamiento de las curvas de potencia y rendimiento en función de la disminución de la velocidad 3.4 Relaciones básicas para el control de potencia 3.5 Rendimiento de las bombas con Variador Métodos del control de flujo Información necesaria para consulta correcta en el ámbito del ahorro de energía

Variadores de Velocidad en Estaciones de Bombeo INTRODUCCIÓN
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1. INTRODUCCIÓN Power Electronics ofrece a sus clientes la garantía de una optimización del proceso de producción a través de la aplicación de variadores de velocidad y de arrancadores estáticos en la industria. Esto de traduce en un espectacular incremento de la calidad del producto y en una absoluta mejora en el mantenimiento mecánico y eléctrico de la empresa.

Variadores de Velocidad en Estaciones de Bombeo CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE LOS VARIADORES DE VELOCIDAD 2

2. CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE LOS VARIADORES DE VELOCIDAD Filtros de Entrada Bobinas de Entrada Grado de Protección Temperatura Ambiente Variadores a Par Constante y Par Variable? Aplicaciones de los Variadores Asistencia Técnica [ MOSTRAR ] [ MOSTRAR ] [ MOSTRAR ] [ MOSTRAR ] [ MOSTRAR ] [ MOSTRAR ] [ MOSTRAR ]

A. FILTROS DE ENTRADA ¿QUÉ ES LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA? Es un concepto asociado a cualquier equipo electrónico. Es la habilidad de un equipo para no generar interferencias superiores a un determinado nivel dB. Es la medida de su inmunidad frente a un determinado nivel dB . [ VOLVER A LOS CRITERIOS ]

A. FILTROS DE ENTRADA ¿QUÉ PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR? [ VOLVER A LOS CRITERIOS ]

A. FILTROS DE ENTRADA FOCOS DE EMISIÓN DE RFI EN UN VARIADOR Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDAS. La conducción se puede realizar a través de los CABLES del MOTOR , a través de los CABLES de alimentación y por la tierra [ VOLVER A LOS CRITERIOS ]

A. FILTROS DE ENTRADA Vcc = Ve · 1,41 = 380 · 1,41 = 534 = 500 · 1,41 = 720 = 690 · 1,41 = 972,9 LONGITUD DE CABLES 40 metros de cable apantallado. 150 metros de cable apantallado. [ VOLVER A LOS CRITERIOS ]

B. BOBINAS DE ENTRADA USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIÓN DE ARMÓNICOS Electrónica de Potencia para serie SD700: 90A – 170A. [ VOLVER A LOS CRITERIOS ]

B. BOBINAS DE ENTRADA USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIÓN DE ARMÓNICOS Electrónica de Potencia para serie SD700: 210A – 2200A. [ VOLVER A LOS CRITERIOS ]

C. GRADO DE PROTECCIÓN GRADO DE PROTECCIÓN PARA PROTECCIÓN EXTRA La protección IP54 impide que el polvo o cualquier otra partícula dañe los equipos. En caso de salpicaduras cerca del motor, estas no dañarán nuestros equipos. [ VOLVER A LOS CRITERIOS ]

D. TEMPERATURA AMBIENTE CARACTERÍSTICAS DE SOBRECARGA TÉRMICA DE LA SERIE SD700 Intensidad de trabajo a 45º Pico de Sobrecarga durante 1 seg. Sobrecarga durante 30 seg. a 50º Intensidad de trabajo a 40º Intensidad de trabajo a 50º Sobrecarga durante 60 seg. a 40º [ VOLVER A LOS CRITERIOS ]

D. TEMPERATURA AMBIENTE TEMPERATURA AMBIENTE Los Variadores de Velocidad de Power Electronics están preparados para resistir las más duras condiciones ambientales de trabajo. PUEDEN RESISTIR HASTA 50ºC DE TEMPERATURA AMBIENTE SIN NECESIDAD DE SOBREDIMENSIONAR EL VARIADOR. [ VOLVER A LOS CRITERIOS ]

E. PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE DISPARO TÉRMICO (85ºC) DISPARO TÉRMICO (85ºC) SOBRECARGA 1.1In (40ºC) Temperatura 80ºC SOBRECARGA 1.25 In (40ºC) PAR VARIABLE Temperatura 70ºC PAR VARIABLE 15 kw 15 kw SOBRECARGA 1.5In (40ºC) SOBRECARGA 1.5In (50ºC) Temperatura 60ºC Temperatura 60ºC PAR CONSTANTE PAR CONSTANTE 11 kw 11 kw Competidores Power Electronics [ VOLVER A LOS CRITERIOS ]

E. PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE POTENCIA A PAR CONSTANTE POTENCIA A PAR VARIABLE P.V.P MODELO A 11 15 100 MODELO B 18,5 115 [ VOLVER A LOS CRITERIOS ]

F. APLICACIONES DE LOS VARIADORES DE VELOCIDAD CONTROL Los Variadores de Velocidad amplían su campo de regulación ante: Fluctuación de Caudal Control de Presión Control de Temperatura Control de Nivel … APLICACIONES Se pueden considerar diversas aplicaciones: Estaciones de bombeo Grupos de presión Sistemas de riego Altas concentraciones de monóxido de carbono, oxígeno … Aire Acondicionado y Climatización … [ VOLVER A LOS CRITERIOS ]

Variadores de Velocidad en Estaciones de Bombeo AHORRO DE ENERGÍA EN BOMBAS Y VENTILADORES
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3. AHORRO DE ENERGÍA EN BOMBAS Y VENTILADORES 3.1 CURVAS TÍPICAS EN BOMBAS Y VENTILADORES. ALTURA, POTENCIA Y RENDIMIENTO H (m) CAUDAL

3. AHORRO DE ENERGÍA EN BOMBAS Y VENTILADORES 3.2 DESPLAZAMIENTO DE LA CURVA DE LA BOMBA EN FUNCIÓN DE LA DISMINUCIÓN DE LA VELOCIDAD. H 16 14 12 10 8 6 4 2 nnom 0.8 n nom 0.7 n nom 0.9 n nom Q (l/s)

3. AHORRO DE ENERGÍA EN BOMBAS Y VENTILADORES 3.3 DESPLAZAMIENTO DE LAS CURVAS DE POTENCIA Y RENDIMIENTO EN FUNCIÓN DE LA DISMINUCIÓN DE LA VELOCIDAD. p Q Potencia Rendimiento

3. AHORRO DE ENERGÍA EN BOMBAS Y VENTILADORES 3.4 RELACIONES BÁSICAS PARA EL CONTROL DE POTENCIA. POTENCIA (W) = r x g x H x Q x ŋ-1 r = Densidad (Kg/m³) g = Gravedad (9.81m/s²) H = Altura (m) Q = Caudal (m³/s) ŋ = Rendimiento

3. AHORRO DE ENERGÍA EN BOMBAS Y VENTILADORES 3.5 RENDIMIENTO DE LAS BOMBAS CON VARIADOR. 50% 60% 70% 80% 85% 88% 87% 30% 1 X n 0.9 X n 0.8 X n 0.7 X n 0.6 X n 0.5 X n 0.4 X n 80 70 60 50 40 30 20 10 N = 1480 RPM Curvas Rendimiento Curvas H – Q Curvas de Sistema Q caudal m3/min

Variadores de Velocidad en Estaciones de Bombeo MÉTODOS DE CONTROL DE CAUDAL (FLUJO)
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4. MÉTODOS DE CONTROL DE CAUDAL (FLUJO) Control de Válvulas Control de By – Pass Control Marcha – Paro (On / Off) Variador de Velocidad [ MOSTRAR ] [ MOSTRAR ] [ MOSTRAR ] [ MOSTRAR ]

4. MÉTODOS DE CONTROL DE CAUDAL (FLUJO) A. CONTROL DE VÁLVULAS. CARACTERÍSTICAS. Las bombas siempre trabajan a velocidad máxima. Se reduce la sección transversal del conducto o tubería. Se incrementa la presión al disminuir el diámetro de paso. Problemas de calentamiento del fluido. Cavitación, turbulencias. [ VOLVER A LA LISTA ]

4. MÉTODOS DE CONTROL DE CAUDAL (FLUJO)
Variadores de Velocidad en Estaciones de Bombeo VENTAJAS 4. MÉTODOS DE CONTROL DE CAUDAL (FLUJO) A. CONTROL DE VÁLVULAS. GRÁFICO. Altura en m H2O 80 Altura Estática 20 metros CAUDAL 1 X n 0.9 X n 0.8 X n 0.7 X n 0.6 X n 0.5 X n 0.4 X n 70% 50% 100% 80% 90% 60% 70 60 50 40 30 20 n = 1480 RPM Curvas de Rendimiento 10 Curvas H-Q Curvas de Sistema 10 20 30 40 Q Caudal m3/min 50% Caudal 100% Caudal

4. MÉTODOS DE CONTROL DE CAUDAL (FLUJO)
Variadores de Velocidad en Estaciones de Bombeo VENTAJAS 4. MÉTODOS DE CONTROL DE CAUDAL (FLUJO) A. CONTROL DE VÁLVULAS. GRÁFICO. AUMENTO ESTRANGULAMIENTO H 3 2 ALTURA 1 PUNTO OPERACIONAL SIN ESTRANGULAMIENTO Q KW 7 POTENCIA Q CAUDAL

4. MÉTODOS DE CONTROL DE CAUDAL (FLUJO) A. CONTROL DE BY – PASS. Q FLOW EFECTO BY-PASS ALTURA H PUNTO OPERACIONAL SIN BY-PASS POTENCIA KW Curvas de Sistema Curvas bomba H – Q Curvas Rendimiento Es el menos eficiente en cuanto al consumo de energía. La bomba siempre trabaja a su máxima potencia sin tener en cuente el nivel del flujo. [ VOLVER A LA LISTA ]

4. MÉTODOS DE CONTROL DE CAUDAL (FLUJO) C. CONTROL MARCHA – PARO (On / Off). CARACTERÍSTICAS. Es recomendable para aquellos sistemas en los cuales el caudal de bombeo es constante. Provoca estrés mecánico y eléctrico. No se pueden mantener los parámetros constantes, siempre existe una pequeña o gran variación. Sobrepresiones durante el arranque. Golpe de ariete durante los paros. [ VOLVER A LA LISTA ]

4. MÉTODOS DE CONTROL DE CAUDAL (FLUJO) D. CONTROL CON VARIADOR DE VELOCIDAD. CARACTERÍSTICAS. Permite mantener constantes aquellos parámetros que deben ser controlados. Reducción de la potencia absorbida por el motor. Compensación de la potencia reactiva del motor. Reducción de los fallos eléctricos y mecánicos. Reducción del coste de la obra civil en los sistemas de bombeo. [ VOLVER A LA LISTA ]

4. MÉTODOS DE CONTROL DE CAUDAL (FLUJO) D. CONTROL CON VARIADOR DE VELOCIDAD. GRÁFICO. Altura estática 20 metros Altura en m H2O n = 1480 RPM Curvas Rendimiento Curvas H – P Curvas de Sistema 10 20 30 40 Q Caudal m3/min 70 60 50 80 490 kPa 637 kPa REFERENCIA 1 X n 0.9 X n 0.8 X n 0.7 X n 0.6 X n 0.5 X n 0.4 X n 1400 RPM PID

4. MÉTODOS DE CONTROL DE CAUDAL (FLUJO) D. CONTROL CON VARIADOR DE VELOCIDAD. TABLA. DISMINUCIÓN DE VELOCIDAD 9 8 Q ALTURA H PUNTO OPERACIONAL A PLENA CARGA 7 CAUDAL POTENCIA KW

4. MÉTODOS DE CONTROL DE CAUDAL (FLUJO) D. CONTROL CON VARIADOR DE VELOCIDAD. DESPILFARRO DE ENERGÍA. PÉRDIDAS DE POTENCIA ALTURA SISTEMA DE VÁLVULAS VARIADOR DE VELOCIDAD VELOCIDAD REDUCIDA POTENCIA ÚTIL ALTURA ESTÁTICA POTENCIA DESPERDICIADA

4. MÉTODOS DE CONTROL DE CAUDAL (FLUJO) D. CONTROL CON VARIADOR DE VELOCIDAD. CURVAS COMPARATIVAS Y REQUERIMIENTOS DE POTENCIA. CAUDAL (%) POTENCIA (%) A: Control usando Variador de Velocidad. B: Control por ajuste de válvula o compuerta.

4. MÉTODOS DE CONTROL DE CAUDAL (FLUJO) D. VARIADOR DE VELOCIDAD EN POZOS. VERANO INVIERNO

Variadores de Velocidad en Estaciones de Bombeo INFORMACIÓN NECESARIA PARA EL CORRECTO ASESORAMIENTO EN AHORRO DE ENERGÍA 5

5. INFORMACIÓN NECESARIA PARA EL CORRECTO ASESORAMIENTO EN EL AHORRO DE ENERGÍA ANÁLISIS DE LOS SISTEMAS EXISTENTES A. Tipo de control B. Curvas de altura y caudal del sistema DATOS DE LA BOMBA O DEL VARIADOR A. Curvas de rendimiento del bombas y ventiladores B. Potencia del ventilador o bomba C. Curvas de motor INFORMACIÓN DEL PROCESO A. Densidad del fluido o gas B. Flujos y ciclos de trabajo requeridos C. Valores de altura estática y dinámica

5. INFORMACIÓN NECESARIA PARA EL CORRECTO ASESORAMIENTO EN EL AHORRO DE ENERGÍA SI NO SE DISPONE DE TODA LA INFORMACIÓN, LOS SIGUIENTES DATOS PUEDEN SER ÚTILES CURVAS O CARACTERÍSTICAS ALTURA / CAUDAL DEL SISTEMA FLUJOS Y CICLOS DE TRABAJO REQUERIDOS DENSIDAD DEL FLUIDO O GAS VALORES DE LA ALTURA ESTÁTICA Y DINÁMICA POTENCIA DE LA BOMBA O VENTILADOR INFORMACIÓN MÍNIMA REQUERIDA (EMPLEO DE GRÁFICAS) FLUJOS Y CICLOS DE TRABAJO REQUERIDOS POTENCIA DE LA BOMBA O VENTILADOR (VARIOS CAUDALES)

Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES DE VELOCIDAD & ARRANCADORES
2 PARTE 2

Control de Velocidad en Motores de Inducción INTRODUCCIÓN
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Principios de Control de los Motores de Inducción
Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES SUMARIO – PARTE 2 Introducción Principios de Control de los Motores de Inducción Control de Velocidad en un Motor de Jaula de Ardilla Principios Electrónicos para el Control de Motores A.C.

Power Electronics, tecnología y experiencia en electrónica de potencia
Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 1. INTRODUCCIÓN Principios de control de los motores de inducción: variadores de velocidad y arrancadores estáticos Power Electronics, tecnología y experiencia en electrónica de potencia Puntos básicos: Conocer los principios de los motores de inducción Funcionamiento del Variador de Velocidad Funcionamiento del Arrancador Armónicos en sectores industriales Compatibilidad electromagnética de los Variadores Ahorro de energía en bombas y ventiladores Aplicaciones y control

Control de Velocidad en Motores de Inducción PRINCIPIOS DE CONTROL DE LOS MOTORES DE INDUCCIÓN
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2. PRINCIPIOS DE CONTROL DE LOS MOTORES DE INDUCCIÓN
Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 2. PRINCIPIOS DE CONTROL DE LOS MOTORES DE INDUCCIÓN MOTORES DE INDUCCIÓN El motor de inducción (asíncrono o de jaula de ardilla), está compuesto de dos partes principales: El ROTOR , fijado a un eje El ESTATOR

Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 2. PRINCIPIOS DE CONTROL DE LOS MOTORES DE INDUCCIÓN MOTORES DE INDUCCIÓN El rotor se construye con barras cortocircuitadas por medio de anillos en los extremos, formando la denominada jaula de ardilla.

Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 2. PRINCIPIOS DE CONTROL DE LOS MOTORES DE INDUCCIÓN MOTORES DE INDUCCIÓN Conectándolo a una fuente de alimentación trifásica, en el estátor se genera un campo magnético giratorio (flujo). Esto es debido a: La disposición física de los devanados del estátor: 3 bobinas separadas 120º físicos. La corriente en estos devanados está desfasada 120º eléctricos.

Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 2. PRINCIPIOS DE CONTROL DE LOS MOTORES DE INDUCCIÓN MOTORES DE INDUCCIÓN Las líneas de flujo (flechas) inducen unas corrientes en las barras del rótor. Cuando sobre un conductor por el que circula una corriente, actúa un campo magnético, la resultante es una fuerza que origina el par y por tanto la rotación del rotor. CAMPO ROTATORIO

Control de Velocidad en Motores de Inducción CONTROL DE VELOCIDAD EN UN MOTOR DE JAULA DE ARDILLA
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3. CONTROL DE VELOCIDAD EN UN MOTOR DE JAULA DE ARDILLA
Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 3. CONTROL DE VELOCIDAD EN UN MOTOR DE JAULA DE ARDILLA CONTROL DE VELOCIDAD Un motor de jaula de ardilla es un motor a velocidad constante. Sin embargo la velocidad puede ser controlada actuando sobre el número de polos del motor y sobre la frecuencia de suministro. RELACIÓN PAR - VELOCIDAD CORRIENTE MOTOR VELOCIDAD MOTOR CORRIENTE DE ARRANQUE CORRIENTE EN VACÍO PAR MOTOR PAR MÁXIMO PAR DE ARRANQUE VELOCIDAD MOTOR » Curva Par – Velocidad en un motor de inducción » Curva Corriente – Velocidad

3. CONTROL DE VELOCIDAD EN UN MOTOR DE JAULA DE ARDILLA
Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 3. CONTROL DE VELOCIDAD EN UN MOTOR DE JAULA DE ARDILLA CONTROL DE VELOCIDAD Método usado por los controladores electrónicos de velocidad  Variar la frecuencia de alimentación del motor. POR QUÉ VARIAR LA FRECUENCIA DE ALIMENTACIÓN DEL MOTOR ES EL MEJOR MÉTODO? Se obtiene un rendimiento elevado en todo el rango de velocidades Se dispone de una variación progresiva de velocidad (sin saltos), que puede ser controlada eléctricamente por señales de 0-10Vdc ó 4-20mA. Esto hace que los Variadores para motores A.C. sean la mejor opción en los procesos de automatización. El par disponible en el motor es constante, incluso a bajas velocidades. Esto nos permite trabajar con cualquier tipo de carga. Es posible trabajar con frecuencias por encima de 50Hz.

Control de Velocidad en Motores de Inducción PRINCIPIOS ELECTRÓNICOS PARA EL CONTROL DE MOTORES A.C.
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4. PRINCIPIOS ELECTRÓNICOS PARA EL CONTROL DE MOTORES A.C.
Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 4. PRINCIPIOS ELECTRÓNICOS PARA EL CONTROL DE MOTORES A.C. VARIACIÓN DE LA FRECUENCIA DE ALIMENTACIÓN Evolución de la curva Par – Velocidad cuando varía la frecuencia de alimentación. % DE PAR NOMINAL VELOCIDAD MOTOR » Curva Par – Velocidad

Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 4. PRINCIPIOS ELECTRÓNICOS PARA EL CONTROL DE MOTORES A.C. POR QUÉ V/Hz CONSTANTE? El circuito equivalente por fase puede ser representado como: IR: Corriente “real” que circula por el rotor, generadora de par. Aumenta con la carga del motor. IM: Corriente “imaginaria” que circula por el estator. Responsable del flujo del motor. Conviene que permanezca constante cuando varía la carga.

Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 4. PRINCIPIOS ELECTRÓNICOS PARA EL CONTROL DE MOTORES A.C. POR QUÉ V/Hz CONSTANTE? Diagrama vectorial de la corriente de motor. Corriente real (Par) Corriente Total IT Corriente imaginaria (Magnetizante) cos  = Factor Potencia » A plena carga » A media carga La corriente magnetizante IM permanece constante con independencia de la carga. Es la corriente magnetizante quien genera el campo magnético en el estátor, afectando a la capacidad del motor de producir par.

Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 4. PRINCIPIOS ELECTRÓNICOS PARA EL CONTROL DE MOTORES A.C. POR QUÉ V/Hz CONSTANTE? Controlando la tensión aplicada al estátor (E1) es posible controlar la corriente de magnetización (IM) y por tanto el flujo. E1 = Tensión de Alimentación f = Frecuencia de Alimentación LS = Inductancia de magnetización del Estátor En un controlador electrónico de la velocidad, la tensión de alimentación del motor debe ser ajustada en proporción a la frecuencia, de forma que la corriente de magnetización permanezca constante. Con el aumento de la velocidad del motor, el deslizamiento (S) disminuye, y la frecuencia relativa también. Entonces el cosφR mejora, la inductancia de pérdidas disminuye, e Ir disminuye.

Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 4. PRINCIPIOS ELECTRÓNICOS PARA EL CONTROL DE MOTORES A.C. RELACIÓN TENSIÓN – FRECUENCIA EN UN VARIADOR. COMPENSACIÓN DE LA TENSIÓN A VELOCIDADES REDUCIDAS Incremento de tensión. Necesario cuando la carga requiere un elevado par de arranque (cintas transportadoras, cargas de elevada inercia, …). 100% TENSIÓN DE SALIDA 50Hz FRECUENCIA DE SALIDA ÁREA DE DEBILITAMIENTO DEL CAMPO 100% TENSIÓN DE SALIDA 50Hz FRECUENCIA DE SALIDA TENSIÓN INICIAL » Relación Tensión – Frecuencia en el variador » Compensación de tensión a velocidades reducidas

Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 4. PRINCIPIOS ELECTRÓNICOS PARA EL CONTROL DE MOTORES A.C. DIAGRAMA DE BLOQUES DE UN VARIADOR DE VELOCIDAD

Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 4. PRINCIPIOS ELECTRÓNICOS PARA EL CONTROL DE MOTORES A.C. CIRCUITO INVERSOR Formas de onda de salida del puente inversor

Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 4. PRINCIPIOS ELECTRÓNICOS PARA EL CONTROL DE MOTORES A.C. CORRIENTE EN UN MOTOR CON TENSIÓN SEMICUADRADA » Tensión de salida (onda casi-rectangular) Corriente Transistor Corriente de libre circulación » Corriente salida de motor

Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 4. PRINCIPIOS ELECTRÓNICOS PARA EL CONTROL DE MOTORES A.C. MODULACIÓN Y FORMAS DE ONDA. TENSIÓN DE SALIDA ONDA PORTADORA ONDA SINUSOIDAL SEÑAL REFERENCIA TRANSISTOR SUPERIOR ON TRANSISTOR INFERIOR ON TENSIÓN SALIDA VARIADOR (RESPECTO DEL PUNTO MEDIO DEL BUS DC) TENSIÓN SALIDA ENTRE FASES PWM » Modulación y formas de onda de la tensión de salida

Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 4. PRINCIPIOS ELECTRÓNICOS PARA EL CONTROL DE MOTORES A.C. MODULACIÓN TENSIÓN DE SALIDA FRECUENCIA NOMINAL – TENSIÓN NOMINAL MITAD DE FRECUENCIA – MITAD DE TENSIÓN En la modulación sinusoidal, una señal triangular es comparada con una senoidal. La forma de onda de la corriente resultante en el motor es muy próxima a la senoidal, con muy poca distorsión. » Modulación tensión de salida

Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 4. PRINCIPIOS ELECTRÓNICOS PARA EL CONTROL DE MOTORES A.C. MODULACIÓN TENSIÓN DE SALIDA FRECUENCIA NOMINAL – TENSIÓN NOMINAL MITAD DE FRECUENCIA – MITAD DE TENSIÓN La anchura y el número de huecos son electrónicamente ajustados para reducir la tensión de salida a medida que la frecuencia disminuye. Nueva técnica: modulación del espacio vectorial  mejores formas de onda, menos conmutaciones. » Modulación tensión de salida

Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 4. PRINCIPIOS ELECTRÓNICOS PARA EL CONTROL DE MOTORES A.C. MODULACIÓN DEL ESPACIO VECTORIAL Un sistema de formas de onda senoidales trifásicas puede ser representado mediante tres vectores rotatorios (fasores). VC N VA VE Velocidad de rotación (rev/seg)  Frecuencia Posición instantánea  Estado dentro de un ciclo Longitud del vector  Amplitud de tensión » Vectores trifásicos

Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 4. PRINCIPIOS ELECTRÓNICOS PARA EL CONTROL DE MOTORES A.C. VENTAJAS DE LA MODULACIÓN DEL ESPACIO VECTORIAL FRENTE A LA MODULACIÓN SINUSOIDAL Reducido contenido de armónicos en el motor Pequeños pares pulsatorios Frecuencia de modulación constante Mejor uso de la tensión de alimentación Adaptada a la generación de onda mediante microprocesador

Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 4. PRINCIPIOS ELECTRÓNICOS PARA EL CONTROL DE MOTORES A.C. DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS DE CONMUTACIÓN TIRISTORES  Semiconductor de potencia con estructura PNPN. Actualmente en desuso. TRANSISTORES BIPOLARES  Basado en estructura NPN o PNP. TRANSISTOR BIPOLAR DE PUERTA AISLADA (IGBT)  la última generación; control realizado por tensión, la conmutación se consigue aplicando tensión en el terminal de puerta. Ventajas del IGBT: Menor tensión de saturación Frecuencias de conmutación superiores Mayor capacidad de sobrecarga Menor demanda de potencia en el circuito del motor

Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 4. PRINCIPIOS ELECTRÓNICOS PARA EL CONTROL DE MOTORES A.C. CONTROL ELECTRÓNICO  EL CEREBRO DEL VARIADOR Funcionamiento: Recibe la señal de velocidad requerida. Recibe las órdenes del usuario: paro, marcha … etc. Genera las formas de onda moduladas en el espacio vectorial. Conmuta los interruptores. Vigila la corriente en el motor para proteger al variador y al motor frente a sobrecargas. Permite realizar los ajustes necesarios para una aplicación: rampas de aceleración y deceleración, velocidad máxima y mínima, etc. Proporciona el estado de las salidas: corriente en el motor, frecuencia, marcha, arranque, indicación de fallo, etc.

Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 4. PRINCIPIOS ELECTRÓNICOS PARA EL CONTROL DE MOTORES A.C. EQUIPOS MONOFÁSICOS CABLEADO CONEXIÓN PARA MOTOR 230V CABLEADO CONEXIÓN PARA MOTOR 400V CONECTAR EN TRIÁNGULO LOS TERMINALES CONECTAR EN ESTRELLA LOS TERMINALES Los motores pequeños se diseñan con bobinados de 230Vac. Variador con entrada trifásica de 400V  control configurado con la tensión y frecuencia del motor. Variador con entrada trifásica de 230Vac. » Conexión cableado para motores 230/400V

Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 4. PRINCIPIOS ELECTRÓNICOS PARA EL CONTROL DE MOTORES A.C. REGENERACIÓN Corriente funcionamiento Funcionamiento del motor Funcionamiento generador 2 1 -1 Par Generador Par Motor N2 N1 velocidad deslizamiento +ve -ve par

Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 4. PRINCIPIOS ELECTRÓNICOS PARA EL CONTROL DE MOTORES A.C. TIPOS DE CARGA. CONSIDERACIONES Antes de elegir la talla del motor y del variador, es necesario comprender las características par – velocidad para cada tipo de carga. Velocidad Motor 100% Par Constante Potencia Constante PAR POTENCIA 200% 50% Debilitamiento del campo magnético Pico de PAR disponible POTENCIA PAR Velocidad Motor 50Hz 100Hz 100% 200% 63% Par continuo (limitado por la refrigeración del motor) » Relación (%) entre par y potencia » Pérdida de par debido a la refrigeración del motor

Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 4. PRINCIPIOS ELECTRÓNICOS PARA EL CONTROL DE MOTORES A.C. TIPOS BÁSICOS DE CARGA Carga potencia constante  El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye. Potencia constante (molinos, tornos) Carga a par constante  Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras, grúas, prensas de imprenta … etc) Par resistente requerido Par continuo PAR Área de funcionamiento intermitente Área de funcionamiento continuo Pico de par disponible PAR Área de funcionamiento intermitente Área de funcionamiento continuo Par continuo Par resistente requerido Pico de par disponible » Carga a potencia constante » Carga a par constante

Control de Velocidad en Motores de Inducción VARIADORES VELOCIDAD & ARRANCADORES 4. PRINCIPIOS ELECTRÓNICOS PARA EL CONTROL DE MOTORES A.C. RELACIÓN PAR – VELOCIDAD Pico de par disponible Área de funcionamiento intermitente Área de funcionamiento continuo PAR Par continuo Par resistente requerido Velocidad Par resistente requerido PAR Pico de par disponible Área de funcionamiento intermitente Área de funcionamiento continuo Par continuo Velocidad » Par proporcional a la Velocidad » Par proporcional al cuadrado de la velocidad

Gracias por su atención
Presentación Variadores de Velocidad en Estaciones de Bombeo: Ventajas Control de Velocidad de Motores de Inducción Realizado Pilar Navarro Organizado Departamento de Marketing ©2006 Power Electronics España, S.L.

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