Variadores de Velocidad

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VARIADORES DE VELOCIDADRuben valencia Ivan dario arevalo

Instituto tecnico central Escuela tecnologica

INTRODUCCIONEl mtodo ms eficiente de controlar la velocidad de un motor elctrico es por medio de un variador electrnico de frecuencia, son mucho ms eficientes y tienen precios cada vez ms competitivos. No se requieren motores especiales.Motores de CC son ,motores especiales

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

Sin panel BOP

FUNCIONESEl variador dispone entradas lgicas, entradas analgicas, salida lgica/analgica Y salidas a rele. Las principales funciones integradas son las siguientes: Protecciones para motor y variador. Rampas de aceleracin y desaceleracin. Ms/menos velocidad. velocidades preseleccionadas. Mando 2 hilos / 3 hilos. Lgica de freno Y rearranque automtico.

FUNCIONES DE APLICACINDIGITALESPaso a paso (JOG) Ms / Menos velocidad Velocidades preseleccionadas Automtico / Manual Parada controlada Parada a pequea velocidad temporizada Lgica de freno Programador de ciclo Posicionamiento sencillo Memorizacin de consigna Seleccin de consigna 0..20mA - 0..10V Rotacin de fases By pass

ANALGICASAhorro energtico Control PID Limitacin de par Consigna sumatoria Retorno por tacodinamo Consigna unipolar - bipolar Reduccin tensin motor

PLANO DE INSTALACIN

CURVAS CARACTERISTICAS

Rampa de aceleracin Curva N = f (t) 1 Rampa estndar 2 Rampa del Variador.

La progresividad del arranque es mejor con el variador.

Limitacin de la corriente de arranque Curva Ia = f (t) 1 Limitacin estndar 2 Limitacin con el Variador

Las prdidas disminuyen con el Variador.

Rampa de deceleracinParada controlada del motor en un tiempo t2. t1 = tiempo de parada en rueda libre, en funcin de la inercia y del par resistente.

MOTOR DE INDUCCION

N= 120 F / P

PAR= K*

= K U/F

Ley U / Hz

U=KxF

ParConstante

K=U/F

EL CONVERTIDOR DE FRECUENCIA

FUENTE DE ALIMENTACIN C.C.

ONDULADOR

R S T

TRANSISTOR DE FRENADO

EL ONDULADOR PWM2 Vred eficaz

Corriente en una carga inductiva

-

2 Vred eficaz

LEY U / Hz (Par CONSTANTE)TensinU nominal de red

Nivel mnimo de magnetizacin

Frecuencia50 / 60Hz

PAR-VELOCIDAD DEL MOTOR-VARIADOR DE FRECUENCIAPAR 2 Par nominal1.7 Par nominal

0.2s 60s

Par nominal Veloc nominal 50 Hz / 60 Hz

VELOCIDAD (r p m, Hz)

PAR- VELOCIDADPar / Par nominal 2 0.2s

1,7

3Par Transitorio

60sT E Telemecanique ALTIVAR 66Square D

D

1

20,5

T

F1 7 4 3

F2 8 5 2 .

F3 9 6 1

+ ESC ENT

1Par permanentemente disponible

0

Frecuencia 1 Hz 30Hz 60 Hz 96 Hz

LEY U / Hz (Par CONSTANTE y CUADRTICO)TensinU nominal de red

Nivel mnimo de magnetizacin

Frecuencia50 / 60Hz

PAR - VELOCIDAD - CORRIENTECorriente ParCorriente de arranque 6 . . 8 In

Corriente mxima 3. .4 In Par mximo 2.5 Par nominal Par de arranque 1.5 Par nominal Par nominal Velocidad nominal Velocidad de sincronismo ns = 60 f / pp

Velocidad mnimaCorriente nominal In

Velocidad

PAR - VELOCIDAD

Par2 Par nominal 1.5 Par nominal 0.5 Par nominal

Par V i = Par x (Vn / Vi)2 Par Y = Par x 1/3

Velocidad

CORRIENTE - VELOCIDADCorriente original Corriente E / TCorriente de arranque 6 . . 8 In

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

2 In

In

Velocidad

PAR ACELERADORPARPar mximo 2.5 Par nominal

Par de arranque 1.5 Par nominal

Par aceleradorPar nominal

Par resistente

VELOCIDADVelocidad nominal

PRINCIPIOS FSICOS DEL PWM

Tensin Corriente+E +E r tON tOFF i +E z = r + wL

Tiempo

i=

1 L

u dt

LEY TENSIN - FRECUENCIA CONSTANTEz disminuye proporcionalmente SE DEBE REDUCIR PROPORCIONALMENTE LA TENSIN PARA EVITAR SOBRECALENTAMIENTO DEL MOTOR POR EXCESO DE CONSUMO

z = r +2 p f L

Si la frecuencia disminuye (efecto reducir velocidad)

TENSIN

FRECUENCIA

MANDO DE LOS VARIADORES ENTRADAS DE CONTROLT E Telemecanique ALTIVAR 66Square D

D

GIRO ADELANTE GIRO ATRASF1 7 4 F2 8 5 2 . F3 9 6 1 + ESC ENT

MARCHA VALIDADA +24V

ENTRADAS ANALGICAS O..20 mA, 4..20 mA, x..20mA 0..10 V

3 0

OTRAS FUNCIONES AADIDAS

MANDO DE LOS VARIADORES SALIDAS DE CONTROLT E Telemecanique ALTIVAR 66Square D

D

SEAL ANALGICA DE VELOCIDAD,CORRIENTE, PAR, TEMPERATURA... RELE PROGRAMABLE, MANDO DEL FRENO MECNICO, NIVEL DE CONSIGNA ALCANZADO, TEMPERATURA MXIMA ALCANZADA ...

iF1 7 4 3 0 F2 8 5 2 . F3 9 6 1 + ESC ENT

SEAL DE DEFECTO

OTRA

PARMETROS USUARIOT E Telemecanique ALTIVAR 66Square D

D

VISUALIZACIN DE: Tensin de lnea Corriente motor Temperatura motor Par motor Velocidad motor Estado de las entradas D/A Histrico de fallos Contador horario

F1 7 4 3 0

F2 8 5 2 .

F3 9 6 1

+ ESC ENT

AJUSTE DE: Ley tensin - frecuencia Gama de velocidad Aceleraciones - deceleraciones La proteccin trmica motor Compensacin automtica de deslizamiento Limitacin del par motor Las frecuencias ocultas (resonancia) Lgica de freno

LA INSTALACIN DEL CONVERTIDOR DE FRECUENCIA

AGUAS ARRIBA

FILTROT E Telemecanique ALTIVAR 66Square D

D

F1 7 4 3 0

F2 8 5 2 .

F3 9 6 1

+ ESC ENT

EN EL ENTORNO

AGUAS ABAJO

AGUAS ARRIBA

TIPO DE PROBLEMA Aislamiento del bajante

CAUSA En caso de defecto no existe aislamiento

SOLUCIN Contactor de lnea o bobina de disparo

CortocircuitoArmnicos

Falso conexionadoFuente de alimentacin de corriente continua Frecuencia portadora de los IGBT

Disyuntor magnticoInductancia de atenuacin Filtro de condensadores

Radiofrecuencia conducida HF

EN EL ENTORNO

T E Telemecanique ALTIVAR 66

Square D

D

F1 7 4 3 0

F2 8 5 2 .

F3 9 6 1

+ ESC ENT

TIPO DE PROBLEMAPerturbacin de elementos susceptibles

CAUSAFrecuencia portadora de los IGBT

SOLUCINAlejar los elementos perturbados Montar una chapa de aislamiento Faraday Colocacin del variador en un plano de masa

AGUAS ABAJO DEL VARIADOR

TIPO DE PROBLEMA Perturbacin de elementos susceptibles por por radiofrecuencia

CAUSA Frecuencia portadora de los IGBT

SOLUCIN Alejar los elementos perturbados Apantallar el cable y conectar la masa a ambos extremos

Picos dV/dT

Suma de los bajantes a Inductancias atenuadoras motor excesiva Cable demasiado largo Apantallado de cable, o masa de la instalacin acercamiento del cable demasiado lejos a la masa

Fugas por acoplamiento capacitivo

SECTORES DE APLICACION BOMBEO

Y VENTILACION (PAR VARIABLE) ELEVACION-TRANSPORTE (PAR CONSTANTE) SINCRONISMO POSICIONAMIENTO Otros...

LOS 4 CUADRANTES (MOVIMIENTO HORIZONTAL)Sentido de giro derecha izquierda

Q2F

La tendencia de la carga

Driving load on slow-down

Speed

+

FWD

Q1F

Variador de velocidad

Braking

F

Normal forward Normal adelante Braking

Force

Normal reverse

+F

Q3

REV

Driving load on slow-down

La carga tendencia en lento-abajo

Q4

LOS 4 CUADRANTES (MOVIMIENTO VERTICAL)

Q2Driving load only during slow-down

Speed

Q1+

Braking on raising Frenando en levantar

Normal raising Driving load for continuous operation and on slow-down

Force

+

Starting on lowering

Normal lowering

Q3

Q4

CIRCULACION DE ENERGIAFUNCIONAMIENTO 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)

Seal T ---> Secuencia de Control

A velocidad nominal Pot. Mec = k * n2

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

A velocidad nominal Pot. Mec = k * n3

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