UNIDAD V

Aplicaciones

ndice1. Introduccin 2. Objetivos 3. Contenidos de la unidadIV 3.1. Variadores de velocidad de motores DC 3.2. Variadores de velocidad de motorers AC 4. Ejemplos

Aplicaciones1. INTRODUCCION Una buena aplicacin prctica, donde se apliquen los conocimientos adquiridos es el objetivo e todo estudiante, por eso, en esta unidad le presentamos las aplicaciones que proporcionan los diversos fabricante de variadores, cada uno con mayores datos que otros, unos ms Interesantes, etc, pero la idea que dependientemente del fabricante nosotros estemos capacitados para dar solucin a cualquier problema que se presente en nuestro trabajo. 2. OBJETIVOS El objetivo de esta unidad es analizar las diversas aplicaciones al proceso productivo implementadas con variadores, adems, aplicar las ideas encontradas en dichos ejemplos para llevarlas a la prctica. 3. CONTENIDO DEL CURSO 3.1. VARIADOR DE VELOCIDAD DC Las consultas sobre el funcionamiento de estos circuitos sern respondidas durante el desarrollo del curso. VARIADOR DE VELOCIDAD DE MOTOR DC M DRIVE

CONEXIONES EXTERIORES DEL EQUIPO REPRESENTADO EN LA PGINA ANTERIOR A continuacin se estudian los elementos principales que comprenden el quipo de maniobra del motor c.c., con regulacin por variador de un cuadrante. L1 L2 Alimentacin principal de c.a. L3 P.E. Conduccin de Tierra F1 Fusibles de proteccin para grupo rectificador a base de tiristores. F2 Fusibles de proteccin para equipo de rectificacin y regulacin del variador. F3 Fusibles de proteccin del equipo de maniobra. F4 Fusibles de proteccin del motor de ventilador. F5 Rel trmico de proteccin del motor M2. XL Inductancias de red. TR Transformador para circuito de maniobra. VAR Variador de velocidad de un cuadrante. L1` L2` Alimentacin de c.a. a grupo rectificador. L3` E1 E2 Alimentacin de c.a. a equipo de rectificacin y regulacin del variador. E3 EC Entradas cables de control. DT Dinamo tacomtrica. Cable apantallado. Atencin a polaridad y giro. M1 Moto inducido. IN Inductor.

KA1 Rel de arranque. KM1 Contador de potencia para alimentacin rectificacin. KM2 Contador de potencia para motor M2. M2 Motor trifsico para el venilador. S1 Pulsador de marcha del motor ventilador. S2 Pulsador de macha del motor y equipo principal. S3 Pulsador de paro.

EQUIPO DE REGULACION UNIDIRECCIONAL Este equipo slo permite un sentido de giro al motor. En este esquema simplificado se representan las partes principales del equipo regulador. 1. Rede trifsica de corriente alterna, 220/380v; 50/60 Hz. Si el equipo es de otra tensin, habr que colocar un tiristores. 2. Equipo rectificador de corrientes trifsicas, a base de tirisores. 3. Transformador Rectificador a tensin constante, con la que se alimenta el devanado inductor. 4. Motor de c.c. Devanado inducido. 5. Devanado inductor de excitacin shunt. 6. Dinamo tacomtrica accionada por el motor M. 7. Potencimetro exterior de regulacin y seleccin de la velocidad. 8. Modulador. 9. Regulador de la corriente. 10. Regulador de la velocidad. 11. Rampa de aceleracin. 12. Comparador. 13. Rectificador de corriente con variacin de sus valores en funcin de los consumos del motor, devanado inducido.

Esquema de base para el mando de una moto de c.c. por medio de un variado reversible ntiparalelo a tiristores.

El variador consta de los elementos siguientes: A Conjunto de variador. B Elementos de regulacin del va riador. C Elementos de potencia del variador. Anlisis detallado del esquema 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. Red de corriente alterna (L1-L2). Seccionador con fusible. Contador KM1. Transformador T. Fusibles de proteccin en circuito de c.a. que procede al equipo rectificador F1. Puente convertidor constituido por dos grupos de tiristores G1 y G2 en conexin antiparalelo. Resistencia shunt. Inducido del motor de c.c. (A-BH) Iductor del motor de c.c. Bobinado independiente J-K. Dinamo tacomtrica para control de la velocidad real del motor. Elemento regulador de velocidad. Elemento regulador de intensidad (+ I). Elemento regulador de intensidad (- I). Componentes de contrastes y regulacin. Elementos de control.

CONEXIONES EXTERIORES DEL EQUIPO REPRESENTADO EN LA PGINA ANTERIOR

3.2. VARIADOR DE VELOCIDAD AC Las aplicaciones son presentadas por SIEMENS y su producto MICROMASTER

APLICACIONES ESTANDAR Lavadora industrial EL uso de convertidores de frecuencia en las tpicas lavadoras industriales presenta problemas debido a la fuerte necesidad de par a baja velocidad y a una muy alta velocidad de giro en el centrifugado. El alto par de arranque y la rpida respuesta dinmica del MICROMASTER Vector permite suaves rotaciones del bombo bajo todas las condiciones de carga posibilitando su uso en estas aplicaciones sin mayor problema.

En el ejemplo mostrado, la velocidad tpica en el comienzo de ciclo de lavado es de 5 Hz y durante el centrifugado asciende hasta los 150 Hz. El sistema de control esta realizado a medida de la aplicacin, reflejando el alto volumen de unidades vendidas de estos sistemas. El convertidor es controlado a travs de las entradas digitales las cuales se parametrizan para arrancar, controlar la direccin de giro, cdigo binario de frecuencias fijas y seleccin de rampas. Estos ajustes dan un alto grado de flexibilidad permitiendo la seleccin de hasta 8 frecuencias fijas en ambas direcciones y la seleccin de dos tiempos distintos de aceleracin/desaceleracin, uno por cada ciclo de lavado y uno para el ciclo de centrifugado. Un refinamiento mayor en el diseo es el uso de la entrada analgica del convertidor para un grado de control mayor. Esto permite al sistema sumar las frecuencias fijas una seal de frecuencia adicional para lavados especiales como la seda.

Las salidas rels del convertidor estn configuradas para ser activadas cuando se alcanza la consigna y cuando se detecta un fallo. En esta aplicacin, se utiliza un motor con una PTC incorporada ya que este puede alcanzar temperaturas muy elevadas. La PTC se conecta directamente al convertidor que parara el motor e indicara un fallo cuando la temperatura del motor sea demasiada alta.

Control de gras para coches En un sistema de este tipo el coche, junto con el cable para el equilibrado, suponen una carga de inercia muy alta para el convertidor. Esto significa que el convertidor debe generar un par de inicio muy alto en el motor para asegurar un arranque suave. El MICROMASTER Vector y el MIDMASTER Vector son ideales para aplicaciones como estas, ya que son capaces de suministrar hasta el 200% del par de arranque 3 s eliminando la necesidad de sobredimensionar el convertidor.

El ejemplo mostrado, se utiliza un MICROMASTER Vector para un pequeo sistema de elevacin (3 plantas). Se usa una resistencia de frenado para las paradas del elevador. Se programan dos frecuencias fijas, 50 Hz que corresponden a 1 m/s y 6 Hz para los periodos de acercamiento de la parada. Los tiempos de aceleracin son de tres segundos con 0.7 s de suavizacin de rampas. El control se hace a travs de entradas digitales las cuales se usan para seleccionar la direccin (DIN1, DIN2), frecuencias fijas (DIN3, DIN4) , y en este caso, inyeccin de CC para el frenado (DIN5). Un rel de salida se usa para el control del freno del motor, el otro se configura para sealar fallos en el controlador del elevador. Despus de la apertura del freno del motor, el elevador es acelerado sobre el eje, alcanzando los 50 Hz de velocidad de operacin. Hay sensores de proximidad en el eje del elevador las cuales se conectan al PLC y que informan al sistema que el elevador se esta

acercando a la planta donde debe desacelerar y parar. Cuando el coche pasa por el primer sensor de proximidad, el elevador desacelera hasta la velocidad mas baja. Cuando se pasa el segundo, el ascensor y para el freno del motor se vuelve a activar. El control vectorial y la configuracin suave de las curvas de aceleracin desaceleracin posibilitan el movimiento controlado del coche bajo todas las condiciones asi como mantener el confort del pasajero particularmente en las fases de arranque y parada. Los convertidores MICROMASTER y MIDIMASTER Vector ofrecen tambin opciones de frenado externo e inyeccin CC cuando el motor esta parado y para la precarga del mismo.

Se elije un SIMATIC S7-313 como controlador con las prestaciones y la capacidad de extensin necesarias para manejar todas las I/O de los sensores de proximidad, detectores de planta, indicadores etc.

Cinta transportadora de ladrillos cermicos En las tpicas aplicaciones de cermica, se usa una cinta transportadora para transportar los azulejos hacia el horno. Se necesita un cinta para asegurar que los azulejos se sitan convenientemente en cada columna del horno. En la aplicacin que mostramos, la cinta arranca cuando el azulejo cruza la primera barrera luminosa y para, cuando pasa la segunda.

El convertidor es arrancado y parado por un PLC SIMATIC S7-212 a travs del DIN 1. La seleccin de la frecuencia de consigna se consigue cuando los DIN 4 y 5 los cuales se configuran con el cdigo de frecuencias fijas, para conseguir con estas 2 entradas hasta 4 frecuencias distintas. El DIN 2 se usa para la seleccin de las rampas. Esta configuracin permite al sistema ser usado para distintos tipos de productos con mayores frecuencias y rampas mas cortas de acelereracion/desaceleracin segn el tamao del proceso. El usuario selecciona el tipo de producto en el de operador que comunica la informacin al PLC a traves de cuatro entradas digitales, 2 salidas digitales del PLC se utilizan como informacin adicional. El panel sirve tambin para controlar y visualizar el proceso. Las salidas rele del convertidor se conectan al PLC e indican que la frecuencia de salida se ha alcanzado y que ha ocurrido un fallo. La salida analogica del convertidor se conecta directamente al panel de control. Si la intensidad es demasiado alta significa que los rodamientos del motor o alguna otra parte mvil estn obstruidos y requerirn mantenimiento inmediato. Un interruptor de emergencia esta conectado directamente al

DIN 6 y permite al usuario parar al convertidor rpidamente (OFF2) sin necesidad de quitar alimentacin. El MICROMASTER Vector es particularmente adecuado para esta aplicacin debido al alto y controlado par de arranque permitiendo rampas de aceleracin / desaceleracin muy cortas sin desenganche del motor y tambin debido a la consistente respuesta de tiempo que optimiza la precisin en el espacio de los azulejos. Se elije un SIMATIC S7 212 como controlador de coste ajustado pero con las suficientes I/O para esta aplicacin.