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CAP. 1: Introducción a los Accionamientos Eléctricos Prof.: D. Fidel Fernández Bernal Lukas Sigrist Accionamientos Eléctricos
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CAP. 1: Introducción a los
Accionamientos Eléctricos
Prof.: D. Fidel Fernández Bernal
Lukas Sigrist
Accionamientos Eléctricos
Accionamientos Eléctricos – Cap 1: Introducción, Rev. Ene. 2015 – Fidel Fernández/Lukas Sigrist - 2
¿Dónde estamos?
1. Introducción a los accionamientos eléctricos
2. Modelado de sistemas electromecánicos
3. Control V/f del motor de inducción
4. Introducción a la electrónica de potencia y al PWM.
5. Máquina síncrona de polos salientes. Ejes dq
6. Vectores espaciales en máquinas eléctricas
7. Modelo dinámico de máquina síncrona
8. Modelo dinámico de máquina asíncrona
9. Control vectorial
10. Diseño de reguladores vectoriales
11. Aerogeneradores y FACTS
12. Control de máquinas DC y Brushless DC
Accionamientos Eléctricos – Cap 1: Introducción, Rev. Ene. 2015 – Fidel Fernández/Lukas Sigrist - 3
1. Introducción a los accionamientos eléctricos
2. Modelado de sistemas electromecánicos
3. Control V/f del motor de inducción
4. Introducción a la electrónica de potencia y al PWM.
5. Máquina síncrona de polos salientes. Ejes dq
6. Vectores espaciales en máquinas eléctricas
7. Modelo dinámico de máquina síncrona
8. Modelo dinámico de máquina asíncrona
9. Control vectorial
10. Diseño de reguladores vectoriales
11. Aerogeneradores y FACTS
12. Control de máquinas DC y Brushless DC
Qué son. Para qué sirven. Ejemplos de la industria.
La asignatura.
¿Dónde estamos?
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¿Qué es un accionamiento eléctrico?
• Sistema compuesto por una alimentación electrónica
controlable + máquina eléctrica rotativa.
Fuente de
Tensión fija y
Frecuencia fija
Rectificador Inversor
Motor
Sensores
Mag.
Eléctricas Mag.
MecánicasReferencias
Usuario
Referencias
Externas
Sistema
Control
Sistema
Mecánico
Accionamiento Eléctrico
Fuente de Tensión y Frecuencia variable
Variador electrónico
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• Control de velocidad/par
– En algunos sistemas es imprescindible:
• Tracción (trenes, coches, etc.)
• Brazos robot
• Bobinadoras de precisión
• Etc.
¿Para qué sirve un accionamiento eléctrico?
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• Control de velocidad/par
– En sistemas en que se producen mejoras en el
sistema productivo (aunque no sea imprescindible el
control de velocidad):
• Arranque suave (I1 IN)
• Turbinas eólicas a velocidad variable: Mejora del 7%
• Control de velocidad de bombas: Ahorro del 30%
¿Para qué sirve un accionamiento eléctrico?
¿Qué fija la velocidad de giro de la turbina eólica?
Pista: pensar en un aerogenerador de una
máquina de jaula de ardilla
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La Asignatura
¿Tengo que saber/aprender muchas cosas?
Accionamiento
Teoría de máquinas
Electrónicade potencia
Teoría de control
Micro-controlador
es
Modeladode sistemasmecánicos
Sensores
Sistemaseléctricos
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La Asignatura
¿Cómo saco partido a la asignatura?
• Asistiendo a clase, prestando atención, sin
miedo de preguntar
• Repasando continuamente lo aprendido
• Resolviendo los ejercicios propuestos
• Aprovechando el laboratorio, también para
resolver dudas gracias a las simulaciones
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La Asignatura
Los profesores
D-307. ICAI. [email protected]
Fidel Fernández (teoría)
Endesa. [email protected]
Carlos Domingo (lab.)
IIT (Francisco de Ricci). [email protected]
Lukas Sigrist (teoría y lab.)
Norvento. [email protected]
Luis Díez Maroto (lab.)
Autónomo. [email protected]
Javier Herrero Fuerte (lab.)
3ºC
3ºE
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La Asignatura
Evaluación
Final: 65% Teoría + 35% Laboratorio. Cada parte ha de aprobarse por separado.
Teoría: 70% examen final + 30% (2x15%) exámenes seguimiento.
Laboratorio: 50% prácticas + 50% examen de laboratorio.
En caso de suspender en la convocatoria ordinaria una sola parte, la nota de la parte
aprobada (teoría o laboratorio) se conservará.
¿Qué pasa si suspendo una de las partes y apruebo la otra?
En caso de suspender en la convocatoria extraordinaria alguna de las partes, se deberá
repetir la asignatura completa en el siguiente curso.
¿Qué pasa si vuelvo a suspender en la convocatoria extraordinaria ?
La inasistencia a más de un 15% de las clases de teoría o a más de un 15% de las clases
de laboratorio podrá impedir la presentación a examen en la convocatoria ordinaria.
¿Es obligatoria la asistencia a clase ?
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La Asignatura
Temario
9 créditos (90h 85h)
Teoría (61h) Lab. (24h)
1. Introducción a los accionamientos
2. Modelado de sistemas electromecánicos
3. Control V/f del motor de inducción
4. Intro. a la electrónica de potencia y al
PWM
5. Máq. síncrona de polos salientes. Ejes dq
6. Vectores espaciales en máq. eléctricas
7. Modelo dinámico de máquina síncrona
8. Modelo dinámico de máquina asíncrona
9. Control vectorial
10. Diseño de reguladores vectoriales
11. Aerogeneradores y FACTS
12. Control de máquinas DC y Brushless DC
1. Simulink. Arranque de MI mod. T
2. Comparativa mod. T vs. mod. Din.
3. Control V/f. Caract. estática
4. Variador V/f comercial. Básico
5. Variador V/f comercial. PWM y
transitorio de arranque.
6. Control V/f. Arranque y frenado.
7. Control V/f. Simulación PWM
8. Máquina síncrona. Ejes dq
9. Máquina síncrona. Amortiguadores
10. Control vectorial en MI. Control i
11. Control vectorial en MI. Control
12. Examen
17/2
30/3
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La Asignatura
El laboratorio
• Cada práctica tiene un .zip con:
– Una guía del alumno: documento que guía paso a paso al alumno en
la realización de la práctica.
– Una plantilla de informe de laboratorio sobre la que incorporar todos
los resultados, comentarios, etc., obtenidos en la práctica. Se
completa durante la práctica de lab.
– Ficheros Matlab/Simulink a completar por el alumno durante la
práctica.
• Como mínimo es necesario leerse la introducción de todas las
prácticas previamente.
– Muy recomendable echarle un ojo a toda la práctica entera.
– Los cálculos teóricos sencillos que hay que hacer durante la práctica
se pueden traer hechos de casa.
• Cada práctica dispone de 1h50min. Se debe entregar un
informe por grupo en pdf al acabar la práctica.
– Se permite entregar excepcionalmente la práctica 24h más tarde (2
como máximo por grupo a lo largo del curso) sin penalización.
Después x 0.5.
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Bombas: con válvula de estrangulamiento (veloc. fija)
vs sin válvula de estrangulamiento (veloc. var.)
• Se desea regular la presión-caudal del sistema hidráulico
• Control por válvula de estrangulamiento
• Control de la velocidad de la bomba.
50 Hz
P1
P2
(fija)
Curva presión caudal a velocidad constante
Curva presión caudal del sistema hidráulico
Punto de operación nominal (diseñado)
P1: Presión entrada bomba
P2: Presión sal bomba
Qnom
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• Control por válvula de estrangulamiento (velocidad fija)
50 Hz
P1
P2
(fija)
P3
(variable)
Calor
(Temp)
Curva presión caudal a velocidad constante
Curva del sistema hidráulico salida válvula
P1: Presión entrada bomba
P2: Presión sal bomba
Curva sal bomba modificado por la válvula
P3: Presión
QnomQreq
Potencia perdida válvula
P = presión (H) x caudal (Q)
Bombas: con válvula de estrangulamiento (veloc. fija)
vs sin válvula de estrangulamiento (veloc. var.)
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• Control velocidad bomba
50 Hz
P1
P2 = P3
(variable)
Curva presión caudal a velocidad constante (1800 rpm)
P1: Presión entrada bomba
Curva modificado por la válvula
Qreq
Potencia ahorrada
Curva presión caudal a velocidad constante (1500 rpm)
Si se regula la velocidad de la bomba para hacer que la curva H-Q pase por el punto de trabajo buscado (Qreq), la válvula de estrangulamiento se hace innecesaria y se produce un importante ahorro de energía
Qnom
P2= P3: Presión sal bomba
Bombas: con válvula de estrangulamiento (veloc. fija)
vs sin válvula de estrangulamiento (veloc. var.)
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Regulación de velocidad en bombas
¿Crees que lo tienes claro?
En un complejo industrial se desea regular la presión de un fluido de forma variable. Para ello se va a
utilizar un regulador de velocidad V/f de lazo abierto clásico con el que se alimentará una electrobomba
(bomba + motor de inducción trifásico). La presión requerida por el sistema se encuentra comprendido entre
los 5 y los 10 bares, para caudales entre 50 y 100 L/s. Las características límites de la bomba para estos
valores de presión y caudal se encuentran representadas en la siguiente figura:
1480 rpm
1200 rpm
50 100 Q (L/s)
Pr (bares)
10
5
Recordatorio:
PEJE BOM (W) = Pr (Pa) · Q (m3/s) / BOM
1 bar = 105 Pa
El variador electrónico está alimentado por una red de 400 V. El valor máximo de corriente es de IMAX =
1.5 IN MOT, y el de frecuencia es de 100 Hz.
De la electrobomba conocemos los siguientes datos:
380 V; Cos N = 0.8; 50 Hz; 4 polos; MOT = 0.85; r1 = 0.05 pu; nMAX = 2250 rpm; BOM = 0.8; JTOT = 5 s
Si se compra un motor cuya potencia nominal sea la máxima consumida por la bomba, valor de dicha
potencia en W. Valor de la corriente nominal del motor.
NOTA: Se supondrá que la presión del
fluido a la entrada de la bomba es
constante e igual a 2 bar
( P1 Abr. 09)
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En un complejo industrial se desea regular la presión de un fluido de forma variable. Para ello se va a
utilizar un regulador de velocidad V/f de lazo abierto clásico con el que se alimentará una electrobomba
(bomba + motor de inducción trifásico). La presión requerida por el sistema se encuentra comprendido entre
los 5 y los 10 bares, para caudales entre 50 y 100 m3/s. Las características límites de la bomba para estos
valores de presión y caudal se encuentran representadas en la siguiente figura:
El variador electrónico está alimentado por una red de 400 V. El valor máximo de corriente es de IMAX =
1.5 IN MOT, y el de frecuencia es de 100 Hz.
De la electrobomba conocemos los siguientes datos:
380 V; Cos N = 0.8; 50 Hz; 4 polos; MOT = 0.85; r1 = 0.05 pu; nMAX = 2250 rpm; BOM = 0.8; JTOT = 5 s
Si se compra un motor cuya potencia nominal sea la máxima consumida por la bomba, valor de dicha
potencia en W. Valor de la corriente nominal del motor.
1480 rpm
1200 rpm
50 100 Q (L/s)
Pr (bares)
10
5
Recordatorio:
PEJE BOM (W) = Pr (Pa) · Q (m3/s) / BOM
1 bar = 105 Pa
NOTA: Se supondrá que la presión del
fluido a la entrada de la bomba es
constante e igual a 2 bar
Regulación de velocidad en bombas
¿Crees que lo tienes claro?
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