Control Resistivo Secundario (SRC) paraMotores de Inducción de Rotor Bobinado
APLICACIONES Y DISEÑO
Presented by:Nicole Neuman, P.Eng.
Synergy Engineering Ltd.
TIPOS DE SOLUCIONES (accionamientos)
SCIM: Motor de inducción de jaula de ardillaVDFPartidor suaveDispositivos mecánicos (embragues, acopleshidráulicos,neumáticos,etc)Partida Directa o delta-estrella
WRIM: Motor de Inducción de rotor bobinadoReóstatos electrolíticos conectados al rotorSRC, controlador de resistencias secundariasOtros controladores con resistencias o inductancias
Rangos de potencia para aplicacióndel SRC
Desde 300 HP (225 kW) en adelante.
Alimentación primaria 2.3KV a 13.8 kV o más“El voltaje requerido en el estator no afecta el precio de
SRC.”
En aplicaciones de grandes potencias (sobre 1000 Kw) el costo comparativo respecto a un VDF es menor.
Control de ResistenciasSecundarias (SRC)
Puede ser usado solamente con WRIM
Se conecta al ROTOR del motor
Ideal en aplicaciones con PARTIDAS SEVERASPuede usarse incluso para CONTROLAR VELOCIDADPermite bajo nivel de corrientes durante la partida
El torque máximo está disponible incluso aVELOCIDAD 0
SRC v/s VDF v/s Partidor Suave
Partida: Partidor Suave se obtiene torque “T” con corriente “I”VDF se obtiene torque “T” con corriente “1/2 x I”SRC se obtiene torque “T” con corriente “1/4 x I”
Menos corriente Menor calentamiento del motor Mas partidas consecutivas & Menos stress en el motor
Control:VDF y Partidor Suave generan armónicos en la redSRC cambia la resistencia del rotor, cambiando la caracteristica de torque SIN ARMONICOS
SRC v/s Reostatos electroliticosReóstatos electrolíticos:
A-. Coefieciente de temperatura negativo del electrolito:Este coeficiente negativo implica que las propiedasesdieléctricas del electrolito se ven afectadasenormemente durante partidas consecutivas dandocomo resultado:
Características de partida diferentescada vez(torque, aceleración,etc.)Torques de partida diferentes cadavezDisponibilidad baja de sistemas en caso de partidas frecuentes o sistemas de correas coordinadas.Requiere sistemas de enfriamientopara usos frecuentes
ELECTROLYTE RESISTIVE COEF. VS TEMPERATURE
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 5 10 15 20 25
OHM
C° OHM
TREND
SRC:A-. Coeficiente de temperatura positivo :
Al ser positivo y de baja pendiente la variación de la resistividad es mínima respecto a las variaciones de temperatura de los elementos resistivos manteniendolas características de partida casi constantes (20-400 C°aprox 6% Ohm.)
Características de partidasconstantes en el tiempo(aceleración, tiempo, torque)Partidas consecutivas (5-6 por hora)Disponibilidad alta
ELECTROLYTE RESISTIVE COEF. VS TIME
-5
-
5
10
15
20
25
30
35
40
0 5 10 15 20 25
OHM
MIN
. OHM
TREND
SRC v/s Reóstatos electrolíticosReóstatos electrolíticos:
Menor costo de capital que el SRC Mantenimiento constante con altos costos
Mantenimiento del líquidoelectrolítico(niveles y concentración)ElectrodosBombas y sistema de enfriamientoSensores de temperatura y mecánicosEmpaquetaduras, etc.
Saltos de Corriente & Torque al final de la partida (daño en contactores y motores)
SRC:Confiable con casi nulo mantenimientoPartida completamente suaveAjuste de cargaBajos costos de mantenimiento
Beneficios del SRC (Secondary Resistive Controller)
Solución costo-efectivo en el tiempoAltísima confiabilidadVida tecnológica y útil sobre 20 añosRobusto, no es sensible a la temperatura y polvoambienteSin contaminación armónica de redes asociadasComponentes simples, de fácil y casi nulo mantenimientoMantención por personal técnico del clienteAlta EficienciaAjuste para equilibrio de cargas SIMPLE (múltiples Motores)
Que es el SRC?
Componentes del SRC:Resistencias de acero inoxidable
Diseñadas para cada aplicación y cada motorEl diseño específico posibilita su alta vida útilRobustas
Contactores al VacíoEspecificados por su rapidez de conexión
PLC (cualquier tipo)Programados por SYNERGY para cada aplicación
Aplicaciones
WRIM + SRC
Aplicaciones en media tensión:Chancadores, Correas, Molinos, Bombas, Ventiladores, Compresores, etc.
“El costo del SRC es independiente del nivel de tensión de la alimentación del motor”
Curvas de un WRIM (Sin Resistencias)Torque and Current vs. Slip
0
1
2
3
4
5
6
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Slip
Torq
ue, C
urre
nt (x
100%
Ful
l Loa
d To
rque
)
% flt
stator % f la
rotor % f la
SRC con WRIM
Cambios en el valor de la resistencia del rotor:
Cambio en la característica de torque – Sinarmónicos:Variando la resistencia:
Cualquier torque a cualquier velocidadBajo torque a cualquier velocidad (Partida Suave)Alto torque a cualquier velocidadTorque máximo a cualquier velocidad
Ejemplo de cambio de ResistenciaTorque y Corriente vs. Deslizamiento
0
1
2
3
4
5
6
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Deslizamiento
Torq
ue, C
urre
nt (x
100%
Ful
l Loa
d To
rque
)
% flt
stator % fla
rotor % fla
“Antiguos” métodos con resistencias
Valores fijos de pasos de resistencia(Resistencias sin valores Binarios)
Las resistencias son cortocircuitadas unaa la vezControl limitado de torque y aceleraciónNúmero de resistencias = Número de pasos disponibles para la aceleraciónAlta ConfiabilidadRequiere mínimo mantenimiento
“Estos sistemas se mantienenfuncionando durante Decadas”
“Antiguos” métodos con resistencias
SRC variación de ResistenciaNueva Tecnología
Valores de resistencias son definidos de forma Binaria:
N Resistencias resultan 2N posibles pasos(Caracteristicas de Torque)
4 Resistencias 16 pasos8 Resistencias 256 pasos
Aceleración Suave
Control preciso
Sin componentes electrónicos
Confiable,característicasconstantes(repetibilidad), y costo-efectivo
Ejemplo: Pasos con 3 Resistencias
Ejemplos de Diseño
Aplicación (características requeridas)Chancador
-Partidas Frecuentes-Alto torque de partida-Tiempo de aceleración Corto-Corriente de Partida limitada
Correa -Torque de partida “suave”- Aceleración suave
“Para sistemas de alta inercia se requiere alto tiempo de aceleración”
Contactores & Resistencias:
A mayor Resistencia (Ohms) Menor Torque en la partida
Mientras más contactores Máspasos Aceleración suave
Sistema con 8 Contactores y un 39% de Torque inicial
Sistema de 4 Contactores con 156% de Torque inicial
Diseño del SRC (¿que se requiere?)
Cuanta Resistencia total?La máxima resistencia (Ohms) de diseño del SRC define el Torque inicial del sistema
Cuantos Contactores?# Contactores Suavidad de la aceleración
Datos necesarios para el diseño:Tensión del rotor V2Corriente del rotor I2Información de la aplicacion
Ejemplos:Chancador: 120% de torque mínimo; 5 Contactores; 15s de tiempo de aceleración; Alto torque de partidaCorrea transportadora: 60% de torque minimo; 7 Contactores; 90s de tiempo de aceleración; Partida suave
Ejemplo de SRC aplicado a Chancador
Ejemplo de SRC aplicado a Correa Transportadora
Sistemas con varios Motores: (Balance de cargas)
Causas por lo cual los motores pueden requerir balanceo:-Diferentes características de cada uno-Diferencias en los parámetros del controlador- Diferencias mecánicas del sistema (poleas desgastadas,
acoples mecánicos desbalanceados, etc.)
Solución: Usar una resistencia de uso continuo (Rp)Rp puede ser ajustada en el motor para igualar las cargasNo requiere especialistasSe ajusta durante la puesta en marchaProcedimiento bastante simple
SRC, durante la aceleración:
Baja corrienteBajo torque en la partida
Tiempo de aceleración largo Bajo torque aplicado
Mínimos cambios de torque entre pasosSi fuese necesario se dispone a alto Torque
Diseño considerando tiempo entre pasos:
Diseño errado (tiempos muy cortos entrepasos):
Secuenciamiento de partidas y aceleraciónpara sistemas de varios motores
Para sistemas con varios motores:Orden: Primero un motor y luego los siguientes.
Beneficios:Ideal para aplicaciones en correas que necesitan pre-tensión paraprevenir el deslizamiento de la correa en las poleas
Torque mínimo aplicado a todo el sistemaPartida suave
Mínimos cambios en el torque Aceleración suave y gradual
Incremento del número de pasosEjemplo: 2 motores, 24 pasos c/u 48 pasos totales
Aceleración suave y gradual
Ejemplo de secuenciamiento de motores en correa
CV-103 Acceleration Scheme - 3 Motors
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Time (seconds)
Torq
ue (x
100%
Ful
l Loa
d To
rque
)
M1 trq
M2 trq
M3 trq
System Trq
% Speed
Tiempos fijos de aceleración
Efectos de la carga sobre el torque y la aceleración
EL WRIM puede entregar torque máximo del motor (300-400%) :
Incrementos en la carga el motor entrega mayor TorqueEl SRC no “tripea” como los VFD en caso de sobrecarga. (Actuán relees de protección del motor)Menor carga el motor entrega menos torque
Para aplicaciones en Correas transportadoradescendentes:
WRIM se transforma en GeneradorNo se requiere sincronización eléctrica con la red Sin armónicosMás eficienteLa potencia es devuelta a la redPermite el frenado por corriente continua
1250Hp , Bomba con control de velocidad
Correa con controlador múltiple y Jogging
Correa con controlador múltiple
Instalación en cabecera de Correa
Chancador
Instalación subterránea
Resumen de aplicaciones
Partidas, controles de velocidad y balanceo de cargas en:
Correas TransportadorasChancadoresMolinosBombasVentiladoresCompresores
Ventajas del SRC
solución Costo-efectivo (proyecto+operación)Altísima ConfiabilidadVida tecnológica y útil sobre 20 añosRobusto, no es sensible a la temperatura y polvoNo genera contaminación armónica en redesasociadasComponentes simples – de fácil y casi nulomantenimiento por personal técnicoAlta EficienciaAjuste de carga SIMPLE
Control por Resistencias Secundarias paraMotores de Inducción de Rotor Bobinado
APLICACIONES Y DISEÑO
Presented by:Nicole Neuman, P.Eng.
Synergy Engineering Ltd.