Variadores de Velocidad
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VARIADORES VARIADORES DE VELOCIDADDE VELOCIDAD
Ruben valenciaRuben valencia
Ivan dario arevaloIvan dario arevalo
Instituto tecnico centralInstituto tecnico central
Escuela tecnologicaEscuela tecnologica
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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
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El variador de velocidad regula la frecuencia de la tensión aplicada al motor, logrando modificar su velocidad.
Sin panel BOP
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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.
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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
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PLANO DE INSTALACIÓN PLANO DE INSTALACIÓN
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CURVAS CARACTERISTICAS
Rampa de aceleraciónCurva N = f (t)1 Rampa estándar2 Rampa del Variador.
La progresividad del arranque es mejor con el variador.
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• 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.
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• 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.
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MOTOR DE INDUCCION
N= 120 F / P
PAR= K* = K U/F
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Ley U / Hz
U = K x F
K = U / FPar
Constante
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RST
EL CONVERTIDOR DE FRECUENCIA
FUENTE DE ALIMENTACIÓN C.C. ONDULADOR
TRANSISTOR DE FRENADO
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EL ONDULADOR PWM
2 Vred eficaz
2 Vred eficaz-
Corrienteen una carga
inductiva
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LEY U / Hz (Par CONSTANTE)
U nominal de red
Tensión
Frecuencia
FUERTE PAR
PAR CONSTANTE
50 / 60Hz
Nivel mínimo demagnetización
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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
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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°
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LEY U / Hz (Par CONSTANTE y CUADRÁTICO)
U nominalde red
Tensión
Frecuencia
FUERTE PAR
PAR CONSTANTE
PAR VARIABLE
50 / 60Hz
Nivel mínimo demagnetización
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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
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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
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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
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Par de arranque1.5 Par nominal
Par nominal
Velocidad nominal
Par máximo2.5 Par nominal
VELOCIDAD
PAR
Par acelerador
Par resistente
PAR ACELERADOR
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+E
z = r + wL
i = 1 u dtL
+E ir
+E
TensiónCorriente
Tiempo
tON
tOFF
PRINCIPIOS FÍSICOS DEL PWM
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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
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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
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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
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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
![Page 27: Variadores de Velocidad](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061107/544ce850b1af9f360b8b4f2c/html5/thumbnails/27.jpg)
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
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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
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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
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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
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SECTORES DE APLICACION
BOMBEO Y VENTILACION (PAR VARIABLE)
ELEVACION-TRANSPORTE (PAR CONSTANTE)
SINCRONISMOPOSICIONAMIENTOOtros...
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+
–
– +
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
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+
+
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
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CIRCULACION DE ENERGIA
FUNCIONAMIENTO EN LOS CUADRANTES 1 Y 3
![Page 35: Variadores de Velocidad](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061107/544ce850b1af9f360b8b4f2c/html5/thumbnails/35.jpg)
CIRCULACION DE ENERGIA
FUNCIONAMIENTO EN LOS CUADRANTES 2 Y 4
![Page 36: Variadores de Velocidad](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061107/544ce850b1af9f360b8b4f2c/html5/thumbnails/36.jpg)
FUNCIONAMIENTO EN LOS CUADRANTES 2 Y 4(RESISTENCIA DE FRENADO)
![Page 37: Variadores de Velocidad](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061107/544ce850b1af9f360b8b4f2c/html5/thumbnails/37.jpg)
RESISTENCIA DE FRENADO(PRECAUCIONES Y RECOMENDACIONES)
750 VDC !!
Señal T° ---> Secuencia de Control
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![Page 39: Variadores de Velocidad](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061107/544ce850b1af9f360b8b4f2c/html5/thumbnails/39.jpg)
![Page 40: Variadores de Velocidad](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061107/544ce850b1af9f360b8b4f2c/html5/thumbnails/40.jpg)
![Page 41: Variadores de Velocidad](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061107/544ce850b1af9f360b8b4f2c/html5/thumbnails/41.jpg)
![Page 42: Variadores de Velocidad](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061107/544ce850b1af9f360b8b4f2c/html5/thumbnails/42.jpg)
![Page 43: Variadores de Velocidad](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061107/544ce850b1af9f360b8b4f2c/html5/thumbnails/43.jpg)
![Page 44: Variadores de Velocidad](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061107/544ce850b1af9f360b8b4f2c/html5/thumbnails/44.jpg)
A velocidad nominal Pot. Mec = k * n2
A 1/ 3 de la velocidad nominalPot. Mec. = k * 1 * n2 9
![Page 45: Variadores de Velocidad](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022061107/544ce850b1af9f360b8b4f2c/html5/thumbnails/45.jpg)
A velocidad nominal Pot. Mec = k * n3
A 1/ 3 de la velocidad nominalPot. Mec. = k * 1 * n3 27
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