VARIADORES VARIADORES DE VELOCIDADDE VELOCIDAD

Ruben valenciaRuben valencia

Ivan dario arevaloIvan dario arevalo

Instituto tecnico centralInstituto tecnico central

Escuela tecnologicaEscuela tecnologica

INTRODUCCIONINTRODUCCIONEl método más eficiente de controlar la

velocidad de un motor eléctrico es por medio de un variador electrónico de frecuencia, son mucho más eficientes y tienen precios cada vez más competitivos. No se requieren motores especiales.

Motores de CC son ,motores especiales

El variador de velocidad regula la frecuencia de la tensión aplicada al motor, logrando modificar su velocidad.

Sin panel BOP

FUNCIONESFUNCIONESEl variador dispone entradas lógicas, entradasanalógicas, salida lógica/analógicaY salidas a rele.

Las principales funciones integradas son las siguientes: Protecciones para motor y variador. Rampas de aceleración y desaceleración. Más/menos velocidad. velocidades preseleccionadas. Mando 2 hilos / 3 hilos. Lógica de freno Y rearranque automático.

FUNCIONES DE APLICACIÓN

DIGITALESPaso a paso (JOG)

Más / Menos velocidadVelocidades preseleccionadas

Automático / ManualParada controlada

Parada a pequeña velocidad temporizadaLógica de freno

Programador de cicloPosicionamiento sencillo

Memorización de consignaSelección de consigna 0..20mA - 0..10V

Rotación de fasesBy pass

ANALÓGICASAhorro energético

Control PIDLimitación de par

Consigna sumatoriaRetorno por tacodinamo

Consigna unipolar - bipolarReducción tensión motor

PLANO DE INSTALACIÓN PLANO DE INSTALACIÓN

CURVAS CARACTERISTICAS

Rampa de aceleraciónCurva N = f (t)1 Rampa estándar2 Rampa del Variador.

La progresividad del arranque es mejor con el variador.

• Limitación de la corriente de arranque

Curva Ia = f (t)1 Limitación estándar2 Limitación con el Variador

Las pérdidas disminuyenLas pérdidas disminuyencon el Variador.con el Variador.

• Rampa de deceleración

Parada controlada del motor en un tiempo t2.t1 = tiempo de parada en “rueda libre”, en función de la inercia y del par resistente.

MOTOR DE INDUCCION

N= 120 F / P

PAR= K* = K U/F

Ley U / Hz

U = K x F

K = U / FPar

Constante

RST

EL CONVERTIDOR DE FRECUENCIA

FUENTE DE ALIMENTACIÓN C.C. ONDULADOR

TRANSISTOR DE FRENADO

EL ONDULADOR PWM

2 Vred eficaz

2 Vred eficaz-

Corrienteen una carga

inductiva

LEY U / Hz (Par CONSTANTE)

U nominal de red

Tensión

Frecuencia

FUERTE PAR

PAR CONSTANTE

50 / 60Hz

Nivel mínimo demagnetización

Par nominal

VELOCIDAD(r p m, Hz)

PAR

Veloc nominal50 Hz / 60 Hz

2 Par nominal

1.7 Par nominal 60s

0.2s

PAR-VELOCIDAD DEL MOTOR-VARIADOR DE FRECUENCIA

Frecuencia

Par / Par nominal

60s

0.2s

1

0,5

1,7

2

1 Hz 96 Hz60 Hz

ALTIVAR 66T DS quare DT e lem ecanique

F1 F2 F3

7 8 9

4 5 6

3 2 1

0 .

ESC

ENT

+-

E

30Hz

PAR- VELOCIDAD

12

3

Par permanentemente disponible

Par Transitorio

T°

LEY U / Hz (Par CONSTANTE y CUADRÁTICO)

U nominalde red

Tensión

Frecuencia

FUERTE PAR

PAR CONSTANTE

PAR VARIABLE

50 / 60Hz

Nivel mínimo demagnetización

Par

Velocidad

Par de arranque1.5 Par nominal

Par nominal

Velocidad nominal

Velocidad de sincronismons = 60 f / pp

Par máximo2.5 Par nominal

Velocidad mínima

Corriente de arranque 6 . . 8 In

Corrientemáxima 3. .4 In

Corrientenominal In

Corriente

PAR - VELOCIDAD - CORRIENTE

PAR - VELOCIDAD

Par

Velocidad

1.5 Par nominal

0.5 Par nominal

2 Par nominal

Par V i = Par x (Vn / Vi)2

Par Y = Par x 1/3

Corriente de arranque 6 . . 8 In

In

Corriente original Corriente E / T

2 In

Velocidad

CORRIENTE - VELOCIDAD

I = I n xPar Vi / Par nomI Y = I nom x 1/3

Par de arranque1.5 Par nominal

Par nominal

Velocidad nominal

Par máximo2.5 Par nominal

VELOCIDAD

PAR

Par acelerador

Par resistente

PAR ACELERADOR

+E

z = r + wL

i = 1 u dtL

+E ir

+E

TensiónCorriente

Tiempo

tON

tOFF

PRINCIPIOS FÍSICOS DEL PWM

LEY TENSIÓN - FRECUENCIA CONSTANTE

z = r +2 f L

Si la frecuencia disminuye

(efecto reducir velocidad)

z disminuyez disminuye proporcionalmenteproporcionalmente

SE DEBE REDUCIR PROPORCIONALMENTE

LA TENSIÓN PARA EVITAR SOBRECALENTAMIENTO

DEL MOTOR POR EXCESO DE CONSUMO

FRECUENCIA

TEN

SIÓ

N

MANDO DE LOS VARIADORES - ENTRADAS DE CONTROL

GIRO ADELANTE

GIRO ATRAS

MARCHA VALIDADA

+24V

OTRAS FUNCIONESAÑADIDAS

ALTIVAR 66T DS quare DT e lem ecanique

F1 F2 F3

7 8 9

4 5 6

3 2 1

0 .

ESC

ENT

+-

E

ENTRADAS ANALÓGICASO..20 mA, 4..20 mA, x..20mA0..10 V

SEÑAL ANALÓGICA DE VELOCIDAD,CORRIENTE,PAR, TEMPERATURA...

RELE PROGRAMABLE, MANDO DEL FRENO MECÁNICO, NIVEL DE CONSIGNA ALCANZADO, TEMPERATURA MÁXIMA ALCANZADA ...

MANDO DE LOS VARIADORES - SALIDAS DE CONTROL

ALTIVAR 66T DS quare DT e lemecanique

F1 F2 F3

7 8 9

4 5 6

3 2 1

0 .

ESC

ENT

+-

E

i

OTRASEÑAL DE DEFECTO

PARÁMETROS USUARIO

VISUALIZACIÓN DE:Tensión de líneaCorriente motor

Temperatura motorPar motor

Velocidad motorEstado de las entradas D/A

Histórico de fallosContador horario

AJUSTE DE:Ley tensión - frecuencia

Gama de velocidadAceleraciones - deceleraciones

La protección térmica motorCompensación automática de deslizamiento

Limitación del par motorLas frecuencias ocultas (resonancia)

Lógica de freno

ALTIVAR 66T DS quare DT e lemecanique

F1 F2 F3

7 8 9

4 5 6

3 2 1

0 .

ESC

ENT

+-

E

LA INSTALACIÓN DEL CONVERTIDOR DE FRECUENCIA

FILTRO

ALTIVAR 66T DS quare DT e lem ecanique

F1 F2 F3

7 8 9

4 5 6

3 2 1

0 .

ESC

ENT

+-

E

AGUAS ARRIBA

EN EL ENTORNO

AGUAS ABAJO

TIPO DE PROBLEMA CAUSA SOLUCIÓNAislamiento del bajante En caso de defecto Contactor de línea o

no existe aislamiento bobina de disparo

Cortocircuito Falso conexionado Disyuntor magnético

Armónicos Fuente de alimentación Inductancia dede corriente continua atenuación

Radiofrecuencia Frecuencia portadora Filtro conducida de los IGBT de condensadores HF

AGUAS ARRIBA

TIPO DE PROBLEMA CAUSA SOLUCIÓNPerturbación de elementos Frecuencia portadora Alejar los elementossusceptibles de los IGBT perturbados

Montar una chapa de aislamientoFaradayColocación del variador en un plano de masa

ALTIVAR 66T DS quare DT e lemecanique

F1 F2 F3

7 8 9

4 5 6

3 2 1

0 .

ESC

ENT

+-

E

EN EL ENTORNO

TIPO DE PROBLEMA CAUSA SOLUCIÓNPerturbación de elementos Frecuencia portadora Alejar los elementossusceptibles por de los IGBT perturbados por radiofrecuencia Apantallar el cable y

conectar la masa aambos extremos

Picos dV/dT Suma de los bajantes a Inductancias atenuadorasmotor excesiva

Fugas por acoplamiento Cable demasiado largo Apantallado de cable, capacitivo o masa de la instalación acercamiento del cable

demasiado lejos a la masa

AGUAS ABAJO DEL VARIADOR

SECTORES DE APLICACION

BOMBEO Y VENTILACION (PAR VARIABLE)

ELEVACION-TRANSPORTE (PAR CONSTANTE)

SINCRONISMOPOSICIONAMIENTOOtros...

+

–

– +

Speed

Force

Q2 Q1

Q4Q3

Driving loadon slow-down FWD

REVDriving load

on slow-down

F

F

F

F

Braking

Normal reverse

Braking

Normal forward

•LOS 4 CUADRANTES (MOVIMIENTO HORIZONTAL)

•La tendencia de la carga

•Normal adelante

Sentido de giro derecha izquierda

•Variador de velocidad

•La carga tendencia en lento-abajo

+

+

Speed

Force

Q2 Q1

Q3

Driving loadonly duringslow-down

Driving loadfor continuous operation

and on slow-down

F

F

Q4

F

F

Braking on raising Normal raising

Normal loweringStarting on lowering

–

–

LOS 4 CUADRANTES (MOVIMIENTO VERTICAL)

•Frenando en levantar

CIRCULACION DE ENERGIA

FUNCIONAMIENTO EN LOS CUADRANTES 1 Y 3

CIRCULACION DE ENERGIA

FUNCIONAMIENTO EN LOS CUADRANTES 2 Y 4

FUNCIONAMIENTO EN LOS CUADRANTES 2 Y 4(RESISTENCIA DE FRENADO)

RESISTENCIA DE FRENADO(PRECAUCIONES Y RECOMENDACIONES)

750 VDC !!

Señal T° ---> Secuencia de Control

A velocidad nominal Pot. Mec = k * n2

A 1/ 3 de la velocidad nominalPot. Mec. = k * 1 * n2 9

A velocidad nominal Pot. Mec = k * n3

A 1/ 3 de la velocidad nominalPot. Mec. = k * 1 * n3 27