ARRANCADORES ndash VARIADORES DE FRECUENCIACONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
PARTE 1 Motores de Induccioacuten ndash Principios de funcionamiento
PARTE 2 Tipos de Arranques ndash Problemas y objetivos
PARTE 3 Arrancadores estaacuteticos de PE - Principios de funcionamiento
PARTE 4 Arranque de motores - Comparativa
PARTE 5 Anaacutelisis praacutectico - Caso real
PARTE 6 Variadores de Velocidad de PE - Principios de funcionamiento
SUMARIO
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Motores de induccioacutenPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO1
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Principios de funcionamiento de los motores de jaula de ardilla
2 Principios de control en los motores de induccioacuten
3 Circuito equivalente de un motor transformador
4 Corrientes en un motor
5 Relacioacuten corriente ndash velocidad
6 Relacioacuten corriente ndash velocidad Arranque directo
7 Reduccioacuten de la tensioacuten de entrada
8 Relacioacuten Par ndash Velocidad
SUMARIO ndash PARTE 1
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1 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DE JAULA DE ARDILLA
raquo El motor de induccioacuten asiacutencrono o de jaula de ardilla estaacute formado por dos partes
raquo El estaacutetorraquo El rotor (fijado a un eje)
raquo Seccioacuten motor raquo Seccioacuten motor
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2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN
raquo El rotor se construye con barras cortocircuitadas por medio de anillos en los extremos formando la denominada jaula de ardilla
raquo Construccioacuten motor
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2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN
Conectaacutendolo a una fuente de alimentacioacuten trifaacutesica en el estaacutetor se genera un campo magneacutetico giratorio (flujo) Esto es debido a
raquo La disposicioacuten fiacutesica de los devanados del estaacutetor 3 bobinas separadas 120ordm fiacutesicosraquo La corriente en estos devanados estaacute desfasada 120ordm eleacutectricos
raquo Liacuteneas de flujo
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2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN
raquo Las liacuteneas de flujo (flechas) inducen unas corrientes en las barras del roacutetorraquo Cuando sobre un conductor por el que circula una corriente actuacutea un campo magneacutetico la resultante es una fuerza que origina el par y por tanto la rotacioacuten del rotor
CAMPO GIRATORIO
raquo Campo giratorio
p
xfrpm
120
TxwPm )cos( phixUIP 731
100xn
nns
S
RS ()
rpm revoluciones por minutop polos del motorPm potencia mecaacutenica absorbida cargaT Parw velocidad angularP Potencia uacutetil eleacutectrica absorbidas Deslizamientons Velocidad de sincronismonr Velocidad del rotorRm rendimiento del motor
100xP
PmRm ()
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3 CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR TRANSFORMADOR
raquo El circuito equivalente de un motor se puede entender como un transformador
IM Corriente de Magnetizacioacuten
Corriente ldquoimaginariardquo que circula por el estator Responsable del flujo del motor
IR Corriente de Rotor
Corriente ldquorealrdquo que circula por el rotor generadora de par Aumenta con la carga del motor
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4 CORRIENTES EN UN MOTOR
raquo Controlando la tensioacuten aplicada en el estaacutetor (E1) se puede controlar la corriente de magnetizacioacuten (IM) y por tanto el flujo
raquo Con el aumento de la velocidad del motor el deslizamiento (S) disminuye y la frecuencia relativa tambieacuten Entonces el cosφR mejora la inductancia de peacuterdidas disminuye e Ir disminuye
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
22
2
2
)middot(
SXR
SEI
rr
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5 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD
raquo En el momento del arranque el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito Ir aumenta porque equivale a una corriente de cortocircuito
nr )xI10-7 ( I
raquo Con el aumento de la velocidad del rotor cosφR mejora y por tanto Ir decrece
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6 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
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7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA
raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma
raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada
sup2E T 1
1 arranque E T
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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
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Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2
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1 Tipos de arranque tradicionales
2 Problemas del arranque de un motor
3 Conexioacuten arranque directo
4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo
5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo
6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo
7 Objetivos
SUMARIO ndash PARTE 2
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1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES
raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas
raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado
raquo Desventajas
Shocks mecaacutenicos
Deslizamiento en las correas
Stress en las trasmisiones
Sobrepresiones
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito
raquo Desventajas
Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad
Sobredimensionado de contactores
Caacutelculo de fusibles adecuados
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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO
raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales
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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble
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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
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7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
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1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
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1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
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2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
PARTE 1 Motores de Induccioacuten ndash Principios de funcionamiento
PARTE 2 Tipos de Arranques ndash Problemas y objetivos
PARTE 3 Arrancadores estaacuteticos de PE - Principios de funcionamiento
PARTE 4 Arranque de motores - Comparativa
PARTE 5 Anaacutelisis praacutectico - Caso real
PARTE 6 Variadores de Velocidad de PE - Principios de funcionamiento
SUMARIO
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Motores de induccioacutenPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO1
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Principios de funcionamiento de los motores de jaula de ardilla
2 Principios de control en los motores de induccioacuten
3 Circuito equivalente de un motor transformador
4 Corrientes en un motor
5 Relacioacuten corriente ndash velocidad
6 Relacioacuten corriente ndash velocidad Arranque directo
7 Reduccioacuten de la tensioacuten de entrada
8 Relacioacuten Par ndash Velocidad
SUMARIO ndash PARTE 1
5
1 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DE JAULA DE ARDILLA
raquo El motor de induccioacuten asiacutencrono o de jaula de ardilla estaacute formado por dos partes
raquo El estaacutetorraquo El rotor (fijado a un eje)
raquo Seccioacuten motor raquo Seccioacuten motor
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6
2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN
raquo El rotor se construye con barras cortocircuitadas por medio de anillos en los extremos formando la denominada jaula de ardilla
raquo Construccioacuten motor
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7
2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN
Conectaacutendolo a una fuente de alimentacioacuten trifaacutesica en el estaacutetor se genera un campo magneacutetico giratorio (flujo) Esto es debido a
raquo La disposicioacuten fiacutesica de los devanados del estaacutetor 3 bobinas separadas 120ordm fiacutesicosraquo La corriente en estos devanados estaacute desfasada 120ordm eleacutectricos
raquo Liacuteneas de flujo
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8
2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN
raquo Las liacuteneas de flujo (flechas) inducen unas corrientes en las barras del roacutetorraquo Cuando sobre un conductor por el que circula una corriente actuacutea un campo magneacutetico la resultante es una fuerza que origina el par y por tanto la rotacioacuten del rotor
CAMPO GIRATORIO
raquo Campo giratorio
p
xfrpm
120
TxwPm )cos( phixUIP 731
100xn
nns
S
RS ()
rpm revoluciones por minutop polos del motorPm potencia mecaacutenica absorbida cargaT Parw velocidad angularP Potencia uacutetil eleacutectrica absorbidas Deslizamientons Velocidad de sincronismonr Velocidad del rotorRm rendimiento del motor
100xP
PmRm ()
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9
3 CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR TRANSFORMADOR
raquo El circuito equivalente de un motor se puede entender como un transformador
IM Corriente de Magnetizacioacuten
Corriente ldquoimaginariardquo que circula por el estator Responsable del flujo del motor
IR Corriente de Rotor
Corriente ldquorealrdquo que circula por el rotor generadora de par Aumenta con la carga del motor
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4 CORRIENTES EN UN MOTOR
raquo Controlando la tensioacuten aplicada en el estaacutetor (E1) se puede controlar la corriente de magnetizacioacuten (IM) y por tanto el flujo
raquo Con el aumento de la velocidad del motor el deslizamiento (S) disminuye y la frecuencia relativa tambieacuten Entonces el cosφR mejora la inductancia de peacuterdidas disminuye e Ir disminuye
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
22
2
2
)middot(
SXR
SEI
rr
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11
5 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD
raquo En el momento del arranque el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito Ir aumenta porque equivale a una corriente de cortocircuito
nr )xI10-7 ( I
raquo Con el aumento de la velocidad del rotor cosφR mejora y por tanto Ir decrece
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6 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
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13
7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA
raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma
raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada
sup2E T 1
1 arranque E T
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14
8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
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16
Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2
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1 Tipos de arranque tradicionales
2 Problemas del arranque de un motor
3 Conexioacuten arranque directo
4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo
5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo
6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo
7 Objetivos
SUMARIO ndash PARTE 2
18
1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES
raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas
raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas
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19
2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado
raquo Desventajas
Shocks mecaacutenicos
Deslizamiento en las correas
Stress en las trasmisiones
Sobrepresiones
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito
raquo Desventajas
Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad
Sobredimensionado de contactores
Caacutelculo de fusibles adecuados
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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO
raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales
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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado
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23
5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par
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24
5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble
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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
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7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
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27
Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
28
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
36
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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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48
2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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49
3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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55
VARIADORES DE VELOCIDAD6
56
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
3
Motores de induccioacutenPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO1
4
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1 Principios de funcionamiento de los motores de jaula de ardilla
2 Principios de control en los motores de induccioacuten
3 Circuito equivalente de un motor transformador
4 Corrientes en un motor
5 Relacioacuten corriente ndash velocidad
6 Relacioacuten corriente ndash velocidad Arranque directo
7 Reduccioacuten de la tensioacuten de entrada
8 Relacioacuten Par ndash Velocidad
SUMARIO ndash PARTE 1
5
1 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DE JAULA DE ARDILLA
raquo El motor de induccioacuten asiacutencrono o de jaula de ardilla estaacute formado por dos partes
raquo El estaacutetorraquo El rotor (fijado a un eje)
raquo Seccioacuten motor raquo Seccioacuten motor
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2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN
raquo El rotor se construye con barras cortocircuitadas por medio de anillos en los extremos formando la denominada jaula de ardilla
raquo Construccioacuten motor
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2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN
Conectaacutendolo a una fuente de alimentacioacuten trifaacutesica en el estaacutetor se genera un campo magneacutetico giratorio (flujo) Esto es debido a
raquo La disposicioacuten fiacutesica de los devanados del estaacutetor 3 bobinas separadas 120ordm fiacutesicosraquo La corriente en estos devanados estaacute desfasada 120ordm eleacutectricos
raquo Liacuteneas de flujo
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8
2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN
raquo Las liacuteneas de flujo (flechas) inducen unas corrientes en las barras del roacutetorraquo Cuando sobre un conductor por el que circula una corriente actuacutea un campo magneacutetico la resultante es una fuerza que origina el par y por tanto la rotacioacuten del rotor
CAMPO GIRATORIO
raquo Campo giratorio
p
xfrpm
120
TxwPm )cos( phixUIP 731
100xn
nns
S
RS ()
rpm revoluciones por minutop polos del motorPm potencia mecaacutenica absorbida cargaT Parw velocidad angularP Potencia uacutetil eleacutectrica absorbidas Deslizamientons Velocidad de sincronismonr Velocidad del rotorRm rendimiento del motor
100xP
PmRm ()
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3 CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR TRANSFORMADOR
raquo El circuito equivalente de un motor se puede entender como un transformador
IM Corriente de Magnetizacioacuten
Corriente ldquoimaginariardquo que circula por el estator Responsable del flujo del motor
IR Corriente de Rotor
Corriente ldquorealrdquo que circula por el rotor generadora de par Aumenta con la carga del motor
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4 CORRIENTES EN UN MOTOR
raquo Controlando la tensioacuten aplicada en el estaacutetor (E1) se puede controlar la corriente de magnetizacioacuten (IM) y por tanto el flujo
raquo Con el aumento de la velocidad del motor el deslizamiento (S) disminuye y la frecuencia relativa tambieacuten Entonces el cosφR mejora la inductancia de peacuterdidas disminuye e Ir disminuye
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
22
2
2
)middot(
SXR
SEI
rr
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11
5 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD
raquo En el momento del arranque el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito Ir aumenta porque equivale a una corriente de cortocircuito
nr )xI10-7 ( I
raquo Con el aumento de la velocidad del rotor cosφR mejora y por tanto Ir decrece
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6 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
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7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA
raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma
raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada
sup2E T 1
1 arranque E T
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14
8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
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15
8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
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Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2
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1 Tipos de arranque tradicionales
2 Problemas del arranque de un motor
3 Conexioacuten arranque directo
4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo
5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo
6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo
7 Objetivos
SUMARIO ndash PARTE 2
18
1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES
raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas
raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado
raquo Desventajas
Shocks mecaacutenicos
Deslizamiento en las correas
Stress en las trasmisiones
Sobrepresiones
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito
raquo Desventajas
Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad
Sobredimensionado de contactores
Caacutelculo de fusibles adecuados
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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO
raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales
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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble
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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
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7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
28
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1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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48
2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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49
3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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55
VARIADORES DE VELOCIDAD6
56
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
4
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Principios de funcionamiento de los motores de jaula de ardilla
2 Principios de control en los motores de induccioacuten
3 Circuito equivalente de un motor transformador
4 Corrientes en un motor
5 Relacioacuten corriente ndash velocidad
6 Relacioacuten corriente ndash velocidad Arranque directo
7 Reduccioacuten de la tensioacuten de entrada
8 Relacioacuten Par ndash Velocidad
SUMARIO ndash PARTE 1
5
1 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DE JAULA DE ARDILLA
raquo El motor de induccioacuten asiacutencrono o de jaula de ardilla estaacute formado por dos partes
raquo El estaacutetorraquo El rotor (fijado a un eje)
raquo Seccioacuten motor raquo Seccioacuten motor
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6
2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN
raquo El rotor se construye con barras cortocircuitadas por medio de anillos en los extremos formando la denominada jaula de ardilla
raquo Construccioacuten motor
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7
2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN
Conectaacutendolo a una fuente de alimentacioacuten trifaacutesica en el estaacutetor se genera un campo magneacutetico giratorio (flujo) Esto es debido a
raquo La disposicioacuten fiacutesica de los devanados del estaacutetor 3 bobinas separadas 120ordm fiacutesicosraquo La corriente en estos devanados estaacute desfasada 120ordm eleacutectricos
raquo Liacuteneas de flujo
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8
2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN
raquo Las liacuteneas de flujo (flechas) inducen unas corrientes en las barras del roacutetorraquo Cuando sobre un conductor por el que circula una corriente actuacutea un campo magneacutetico la resultante es una fuerza que origina el par y por tanto la rotacioacuten del rotor
CAMPO GIRATORIO
raquo Campo giratorio
p
xfrpm
120
TxwPm )cos( phixUIP 731
100xn
nns
S
RS ()
rpm revoluciones por minutop polos del motorPm potencia mecaacutenica absorbida cargaT Parw velocidad angularP Potencia uacutetil eleacutectrica absorbidas Deslizamientons Velocidad de sincronismonr Velocidad del rotorRm rendimiento del motor
100xP
PmRm ()
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3 CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR TRANSFORMADOR
raquo El circuito equivalente de un motor se puede entender como un transformador
IM Corriente de Magnetizacioacuten
Corriente ldquoimaginariardquo que circula por el estator Responsable del flujo del motor
IR Corriente de Rotor
Corriente ldquorealrdquo que circula por el rotor generadora de par Aumenta con la carga del motor
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10
4 CORRIENTES EN UN MOTOR
raquo Controlando la tensioacuten aplicada en el estaacutetor (E1) se puede controlar la corriente de magnetizacioacuten (IM) y por tanto el flujo
raquo Con el aumento de la velocidad del motor el deslizamiento (S) disminuye y la frecuencia relativa tambieacuten Entonces el cosφR mejora la inductancia de peacuterdidas disminuye e Ir disminuye
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
22
2
2
)middot(
SXR
SEI
rr
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5 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD
raquo En el momento del arranque el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito Ir aumenta porque equivale a una corriente de cortocircuito
nr )xI10-7 ( I
raquo Con el aumento de la velocidad del rotor cosφR mejora y por tanto Ir decrece
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6 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
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7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA
raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma
raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada
sup2E T 1
1 arranque E T
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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
16
Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Tipos de arranque tradicionales
2 Problemas del arranque de un motor
3 Conexioacuten arranque directo
4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo
5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo
6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo
7 Objetivos
SUMARIO ndash PARTE 2
18
1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES
raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas
raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado
raquo Desventajas
Shocks mecaacutenicos
Deslizamiento en las correas
Stress en las trasmisiones
Sobrepresiones
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito
raquo Desventajas
Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad
Sobredimensionado de contactores
Caacutelculo de fusibles adecuados
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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO
raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales
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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble
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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
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7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
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1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
5
1 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DE JAULA DE ARDILLA
raquo El motor de induccioacuten asiacutencrono o de jaula de ardilla estaacute formado por dos partes
raquo El estaacutetorraquo El rotor (fijado a un eje)
raquo Seccioacuten motor raquo Seccioacuten motor
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6
2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN
raquo El rotor se construye con barras cortocircuitadas por medio de anillos en los extremos formando la denominada jaula de ardilla
raquo Construccioacuten motor
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2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN
Conectaacutendolo a una fuente de alimentacioacuten trifaacutesica en el estaacutetor se genera un campo magneacutetico giratorio (flujo) Esto es debido a
raquo La disposicioacuten fiacutesica de los devanados del estaacutetor 3 bobinas separadas 120ordm fiacutesicosraquo La corriente en estos devanados estaacute desfasada 120ordm eleacutectricos
raquo Liacuteneas de flujo
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2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN
raquo Las liacuteneas de flujo (flechas) inducen unas corrientes en las barras del roacutetorraquo Cuando sobre un conductor por el que circula una corriente actuacutea un campo magneacutetico la resultante es una fuerza que origina el par y por tanto la rotacioacuten del rotor
CAMPO GIRATORIO
raquo Campo giratorio
p
xfrpm
120
TxwPm )cos( phixUIP 731
100xn
nns
S
RS ()
rpm revoluciones por minutop polos del motorPm potencia mecaacutenica absorbida cargaT Parw velocidad angularP Potencia uacutetil eleacutectrica absorbidas Deslizamientons Velocidad de sincronismonr Velocidad del rotorRm rendimiento del motor
100xP
PmRm ()
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3 CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR TRANSFORMADOR
raquo El circuito equivalente de un motor se puede entender como un transformador
IM Corriente de Magnetizacioacuten
Corriente ldquoimaginariardquo que circula por el estator Responsable del flujo del motor
IR Corriente de Rotor
Corriente ldquorealrdquo que circula por el rotor generadora de par Aumenta con la carga del motor
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10
4 CORRIENTES EN UN MOTOR
raquo Controlando la tensioacuten aplicada en el estaacutetor (E1) se puede controlar la corriente de magnetizacioacuten (IM) y por tanto el flujo
raquo Con el aumento de la velocidad del motor el deslizamiento (S) disminuye y la frecuencia relativa tambieacuten Entonces el cosφR mejora la inductancia de peacuterdidas disminuye e Ir disminuye
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
22
2
2
)middot(
SXR
SEI
rr
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5 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD
raquo En el momento del arranque el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito Ir aumenta porque equivale a una corriente de cortocircuito
nr )xI10-7 ( I
raquo Con el aumento de la velocidad del rotor cosφR mejora y por tanto Ir decrece
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6 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
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7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA
raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma
raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada
sup2E T 1
1 arranque E T
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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
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Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2
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1 Tipos de arranque tradicionales
2 Problemas del arranque de un motor
3 Conexioacuten arranque directo
4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo
5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo
6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo
7 Objetivos
SUMARIO ndash PARTE 2
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1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES
raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas
raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado
raquo Desventajas
Shocks mecaacutenicos
Deslizamiento en las correas
Stress en las trasmisiones
Sobrepresiones
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito
raquo Desventajas
Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad
Sobredimensionado de contactores
Caacutelculo de fusibles adecuados
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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO
raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales
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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par
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24
5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble
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25
6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
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7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
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27
Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
28
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
29
1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
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30
2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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31
2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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33
4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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35
Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
36
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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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40
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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42
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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48
2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
6
2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN
raquo El rotor se construye con barras cortocircuitadas por medio de anillos en los extremos formando la denominada jaula de ardilla
raquo Construccioacuten motor
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7
2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN
Conectaacutendolo a una fuente de alimentacioacuten trifaacutesica en el estaacutetor se genera un campo magneacutetico giratorio (flujo) Esto es debido a
raquo La disposicioacuten fiacutesica de los devanados del estaacutetor 3 bobinas separadas 120ordm fiacutesicosraquo La corriente en estos devanados estaacute desfasada 120ordm eleacutectricos
raquo Liacuteneas de flujo
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8
2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN
raquo Las liacuteneas de flujo (flechas) inducen unas corrientes en las barras del roacutetorraquo Cuando sobre un conductor por el que circula una corriente actuacutea un campo magneacutetico la resultante es una fuerza que origina el par y por tanto la rotacioacuten del rotor
CAMPO GIRATORIO
raquo Campo giratorio
p
xfrpm
120
TxwPm )cos( phixUIP 731
100xn
nns
S
RS ()
rpm revoluciones por minutop polos del motorPm potencia mecaacutenica absorbida cargaT Parw velocidad angularP Potencia uacutetil eleacutectrica absorbidas Deslizamientons Velocidad de sincronismonr Velocidad del rotorRm rendimiento del motor
100xP
PmRm ()
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9
3 CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR TRANSFORMADOR
raquo El circuito equivalente de un motor se puede entender como un transformador
IM Corriente de Magnetizacioacuten
Corriente ldquoimaginariardquo que circula por el estator Responsable del flujo del motor
IR Corriente de Rotor
Corriente ldquorealrdquo que circula por el rotor generadora de par Aumenta con la carga del motor
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10
4 CORRIENTES EN UN MOTOR
raquo Controlando la tensioacuten aplicada en el estaacutetor (E1) se puede controlar la corriente de magnetizacioacuten (IM) y por tanto el flujo
raquo Con el aumento de la velocidad del motor el deslizamiento (S) disminuye y la frecuencia relativa tambieacuten Entonces el cosφR mejora la inductancia de peacuterdidas disminuye e Ir disminuye
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
22
2
2
)middot(
SXR
SEI
rr
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11
5 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD
raquo En el momento del arranque el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito Ir aumenta porque equivale a una corriente de cortocircuito
nr )xI10-7 ( I
raquo Con el aumento de la velocidad del rotor cosφR mejora y por tanto Ir decrece
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6 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
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7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA
raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma
raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada
sup2E T 1
1 arranque E T
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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
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16
Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2
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1 Tipos de arranque tradicionales
2 Problemas del arranque de un motor
3 Conexioacuten arranque directo
4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo
5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo
6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo
7 Objetivos
SUMARIO ndash PARTE 2
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1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES
raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas
raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado
raquo Desventajas
Shocks mecaacutenicos
Deslizamiento en las correas
Stress en las trasmisiones
Sobrepresiones
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito
raquo Desventajas
Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad
Sobredimensionado de contactores
Caacutelculo de fusibles adecuados
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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO
raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales
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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble
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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
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7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
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1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
7
2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN
Conectaacutendolo a una fuente de alimentacioacuten trifaacutesica en el estaacutetor se genera un campo magneacutetico giratorio (flujo) Esto es debido a
raquo La disposicioacuten fiacutesica de los devanados del estaacutetor 3 bobinas separadas 120ordm fiacutesicosraquo La corriente en estos devanados estaacute desfasada 120ordm eleacutectricos
raquo Liacuteneas de flujo
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8
2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN
raquo Las liacuteneas de flujo (flechas) inducen unas corrientes en las barras del roacutetorraquo Cuando sobre un conductor por el que circula una corriente actuacutea un campo magneacutetico la resultante es una fuerza que origina el par y por tanto la rotacioacuten del rotor
CAMPO GIRATORIO
raquo Campo giratorio
p
xfrpm
120
TxwPm )cos( phixUIP 731
100xn
nns
S
RS ()
rpm revoluciones por minutop polos del motorPm potencia mecaacutenica absorbida cargaT Parw velocidad angularP Potencia uacutetil eleacutectrica absorbidas Deslizamientons Velocidad de sincronismonr Velocidad del rotorRm rendimiento del motor
100xP
PmRm ()
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9
3 CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR TRANSFORMADOR
raquo El circuito equivalente de un motor se puede entender como un transformador
IM Corriente de Magnetizacioacuten
Corriente ldquoimaginariardquo que circula por el estator Responsable del flujo del motor
IR Corriente de Rotor
Corriente ldquorealrdquo que circula por el rotor generadora de par Aumenta con la carga del motor
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4 CORRIENTES EN UN MOTOR
raquo Controlando la tensioacuten aplicada en el estaacutetor (E1) se puede controlar la corriente de magnetizacioacuten (IM) y por tanto el flujo
raquo Con el aumento de la velocidad del motor el deslizamiento (S) disminuye y la frecuencia relativa tambieacuten Entonces el cosφR mejora la inductancia de peacuterdidas disminuye e Ir disminuye
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
22
2
2
)middot(
SXR
SEI
rr
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11
5 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD
raquo En el momento del arranque el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito Ir aumenta porque equivale a una corriente de cortocircuito
nr )xI10-7 ( I
raquo Con el aumento de la velocidad del rotor cosφR mejora y por tanto Ir decrece
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6 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
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7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA
raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma
raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada
sup2E T 1
1 arranque E T
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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
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16
Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2
17
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Tipos de arranque tradicionales
2 Problemas del arranque de un motor
3 Conexioacuten arranque directo
4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo
5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo
6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo
7 Objetivos
SUMARIO ndash PARTE 2
18
1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES
raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas
raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado
raquo Desventajas
Shocks mecaacutenicos
Deslizamiento en las correas
Stress en las trasmisiones
Sobrepresiones
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito
raquo Desventajas
Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad
Sobredimensionado de contactores
Caacutelculo de fusibles adecuados
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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO
raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales
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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble
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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
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7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
8
2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN
raquo Las liacuteneas de flujo (flechas) inducen unas corrientes en las barras del roacutetorraquo Cuando sobre un conductor por el que circula una corriente actuacutea un campo magneacutetico la resultante es una fuerza que origina el par y por tanto la rotacioacuten del rotor
CAMPO GIRATORIO
raquo Campo giratorio
p
xfrpm
120
TxwPm )cos( phixUIP 731
100xn
nns
S
RS ()
rpm revoluciones por minutop polos del motorPm potencia mecaacutenica absorbida cargaT Parw velocidad angularP Potencia uacutetil eleacutectrica absorbidas Deslizamientons Velocidad de sincronismonr Velocidad del rotorRm rendimiento del motor
100xP
PmRm ()
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3 CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR TRANSFORMADOR
raquo El circuito equivalente de un motor se puede entender como un transformador
IM Corriente de Magnetizacioacuten
Corriente ldquoimaginariardquo que circula por el estator Responsable del flujo del motor
IR Corriente de Rotor
Corriente ldquorealrdquo que circula por el rotor generadora de par Aumenta con la carga del motor
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4 CORRIENTES EN UN MOTOR
raquo Controlando la tensioacuten aplicada en el estaacutetor (E1) se puede controlar la corriente de magnetizacioacuten (IM) y por tanto el flujo
raquo Con el aumento de la velocidad del motor el deslizamiento (S) disminuye y la frecuencia relativa tambieacuten Entonces el cosφR mejora la inductancia de peacuterdidas disminuye e Ir disminuye
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
22
2
2
)middot(
SXR
SEI
rr
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5 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD
raquo En el momento del arranque el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito Ir aumenta porque equivale a una corriente de cortocircuito
nr )xI10-7 ( I
raquo Con el aumento de la velocidad del rotor cosφR mejora y por tanto Ir decrece
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6 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
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7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA
raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma
raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada
sup2E T 1
1 arranque E T
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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
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Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Tipos de arranque tradicionales
2 Problemas del arranque de un motor
3 Conexioacuten arranque directo
4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo
5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo
6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo
7 Objetivos
SUMARIO ndash PARTE 2
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1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES
raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas
raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado
raquo Desventajas
Shocks mecaacutenicos
Deslizamiento en las correas
Stress en las trasmisiones
Sobrepresiones
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito
raquo Desventajas
Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad
Sobredimensionado de contactores
Caacutelculo de fusibles adecuados
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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO
raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales
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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble
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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
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7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
28
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
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raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
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raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
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1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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48
2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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49
3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
56
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
9
3 CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR TRANSFORMADOR
raquo El circuito equivalente de un motor se puede entender como un transformador
IM Corriente de Magnetizacioacuten
Corriente ldquoimaginariardquo que circula por el estator Responsable del flujo del motor
IR Corriente de Rotor
Corriente ldquorealrdquo que circula por el rotor generadora de par Aumenta con la carga del motor
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10
4 CORRIENTES EN UN MOTOR
raquo Controlando la tensioacuten aplicada en el estaacutetor (E1) se puede controlar la corriente de magnetizacioacuten (IM) y por tanto el flujo
raquo Con el aumento de la velocidad del motor el deslizamiento (S) disminuye y la frecuencia relativa tambieacuten Entonces el cosφR mejora la inductancia de peacuterdidas disminuye e Ir disminuye
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
22
2
2
)middot(
SXR
SEI
rr
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5 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD
raquo En el momento del arranque el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito Ir aumenta porque equivale a una corriente de cortocircuito
nr )xI10-7 ( I
raquo Con el aumento de la velocidad del rotor cosφR mejora y por tanto Ir decrece
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6 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
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13
7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA
raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma
raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada
sup2E T 1
1 arranque E T
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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
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16
Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2
17
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1 Tipos de arranque tradicionales
2 Problemas del arranque de un motor
3 Conexioacuten arranque directo
4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo
5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo
6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo
7 Objetivos
SUMARIO ndash PARTE 2
18
1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES
raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas
raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas
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19
2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado
raquo Desventajas
Shocks mecaacutenicos
Deslizamiento en las correas
Stress en las trasmisiones
Sobrepresiones
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20
2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito
raquo Desventajas
Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad
Sobredimensionado de contactores
Caacutelculo de fusibles adecuados
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21
3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO
raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales
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22
4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par
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24
5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble
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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
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26
7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
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27
Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
28
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
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1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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51
5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
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2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
61
5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
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4 CORRIENTES EN UN MOTOR
raquo Controlando la tensioacuten aplicada en el estaacutetor (E1) se puede controlar la corriente de magnetizacioacuten (IM) y por tanto el flujo
raquo Con el aumento de la velocidad del motor el deslizamiento (S) disminuye y la frecuencia relativa tambieacuten Entonces el cosφR mejora la inductancia de peacuterdidas disminuye e Ir disminuye
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
22
2
2
)middot(
SXR
SEI
rr
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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5 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD
raquo En el momento del arranque el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito Ir aumenta porque equivale a una corriente de cortocircuito
nr )xI10-7 ( I
raquo Con el aumento de la velocidad del rotor cosφR mejora y por tanto Ir decrece
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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6 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA
raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma
raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada
sup2E T 1
1 arranque E T
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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Tipos de arranque tradicionales
2 Problemas del arranque de un motor
3 Conexioacuten arranque directo
4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo
5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo
6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo
7 Objetivos
SUMARIO ndash PARTE 2
18
1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES
raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas
raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas
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19
2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado
raquo Desventajas
Shocks mecaacutenicos
Deslizamiento en las correas
Stress en las trasmisiones
Sobrepresiones
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito
raquo Desventajas
Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad
Sobredimensionado de contactores
Caacutelculo de fusibles adecuados
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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO
raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales
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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado
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23
5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble
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25
6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
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7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
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27
Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
28
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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48
2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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49
3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
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5 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD
raquo En el momento del arranque el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito Ir aumenta porque equivale a una corriente de cortocircuito
nr )xI10-7 ( I
raquo Con el aumento de la velocidad del rotor cosφR mejora y por tanto Ir decrece
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6 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
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7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA
raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma
raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada
sup2E T 1
1 arranque E T
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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
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15
8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
16
Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Tipos de arranque tradicionales
2 Problemas del arranque de un motor
3 Conexioacuten arranque directo
4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo
5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo
6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo
7 Objetivos
SUMARIO ndash PARTE 2
18
1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES
raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas
raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado
raquo Desventajas
Shocks mecaacutenicos
Deslizamiento en las correas
Stress en las trasmisiones
Sobrepresiones
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito
raquo Desventajas
Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad
Sobredimensionado de contactores
Caacutelculo de fusibles adecuados
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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO
raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales
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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble
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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
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7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
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1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
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2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
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6 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
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7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA
raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma
raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada
sup2E T 1
1 arranque E T
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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
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Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2
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1 Tipos de arranque tradicionales
2 Problemas del arranque de un motor
3 Conexioacuten arranque directo
4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo
5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo
6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo
7 Objetivos
SUMARIO ndash PARTE 2
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1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES
raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas
raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado
raquo Desventajas
Shocks mecaacutenicos
Deslizamiento en las correas
Stress en las trasmisiones
Sobrepresiones
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito
raquo Desventajas
Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad
Sobredimensionado de contactores
Caacutelculo de fusibles adecuados
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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO
raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales
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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble
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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
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7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
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1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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35
Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
36
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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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48
2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
13
7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA
raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma
raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada
sup2E T 1
1 arranque E T
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14
8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
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15
8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
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16
Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2
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1 Tipos de arranque tradicionales
2 Problemas del arranque de un motor
3 Conexioacuten arranque directo
4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo
5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo
6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo
7 Objetivos
SUMARIO ndash PARTE 2
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1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES
raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas
raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado
raquo Desventajas
Shocks mecaacutenicos
Deslizamiento en las correas
Stress en las trasmisiones
Sobrepresiones
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito
raquo Desventajas
Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad
Sobredimensionado de contactores
Caacutelculo de fusibles adecuados
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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO
raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales
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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble
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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
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7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
28
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1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
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1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
48
2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
49
3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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50
4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
51
5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
52
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
54
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
55
VARIADORES DE VELOCIDAD6
56
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
57
1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
61
5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
14
8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
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15
8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
16
Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2
17
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Tipos de arranque tradicionales
2 Problemas del arranque de un motor
3 Conexioacuten arranque directo
4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo
5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo
6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo
7 Objetivos
SUMARIO ndash PARTE 2
18
1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES
raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas
raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas
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19
2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado
raquo Desventajas
Shocks mecaacutenicos
Deslizamiento en las correas
Stress en las trasmisiones
Sobrepresiones
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20
2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito
raquo Desventajas
Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad
Sobredimensionado de contactores
Caacutelculo de fusibles adecuados
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21
3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO
raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales
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22
4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado
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23
5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par
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24
5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble
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25
6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
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26
7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
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27
Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
28
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
35
Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
36
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
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1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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51
5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
57
1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
15
8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
16
Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2
17
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Tipos de arranque tradicionales
2 Problemas del arranque de un motor
3 Conexioacuten arranque directo
4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo
5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo
6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo
7 Objetivos
SUMARIO ndash PARTE 2
18
1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES
raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas
raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
19
2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado
raquo Desventajas
Shocks mecaacutenicos
Deslizamiento en las correas
Stress en las trasmisiones
Sobrepresiones
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
20
2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito
raquo Desventajas
Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad
Sobredimensionado de contactores
Caacutelculo de fusibles adecuados
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
21
3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO
raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
22
4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado
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23
5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
24
5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble
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25
6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
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26
7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
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27
Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
28
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
29
1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
30
2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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31
2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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33
4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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35
Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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48
2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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54
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
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Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2
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1 Tipos de arranque tradicionales
2 Problemas del arranque de un motor
3 Conexioacuten arranque directo
4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo
5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo
6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo
7 Objetivos
SUMARIO ndash PARTE 2
18
1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES
raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas
raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado
raquo Desventajas
Shocks mecaacutenicos
Deslizamiento en las correas
Stress en las trasmisiones
Sobrepresiones
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito
raquo Desventajas
Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad
Sobredimensionado de contactores
Caacutelculo de fusibles adecuados
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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO
raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales
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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado
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23
5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble
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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
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7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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33
4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
36
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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
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1 Tipos de arranque tradicionales
2 Problemas del arranque de un motor
3 Conexioacuten arranque directo
4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo
5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo
6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo
7 Objetivos
SUMARIO ndash PARTE 2
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1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES
raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas
raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado
raquo Desventajas
Shocks mecaacutenicos
Deslizamiento en las correas
Stress en las trasmisiones
Sobrepresiones
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20
2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito
raquo Desventajas
Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad
Sobredimensionado de contactores
Caacutelculo de fusibles adecuados
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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO
raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales
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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble
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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
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7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
48
2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
49
3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
50
4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
51
5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
52
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
54
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
55
VARIADORES DE VELOCIDAD6
56
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
61
5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
18
1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES
raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas
raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas
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19
2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado
raquo Desventajas
Shocks mecaacutenicos
Deslizamiento en las correas
Stress en las trasmisiones
Sobrepresiones
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito
raquo Desventajas
Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad
Sobredimensionado de contactores
Caacutelculo de fusibles adecuados
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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO
raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales
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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble
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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
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7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
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27
Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
28
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
35
Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
36
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
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1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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51
5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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52
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
19
2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado
raquo Desventajas
Shocks mecaacutenicos
Deslizamiento en las correas
Stress en las trasmisiones
Sobrepresiones
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20
2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito
raquo Desventajas
Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad
Sobredimensionado de contactores
Caacutelculo de fusibles adecuados
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
21
3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO
raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
22
4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado
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23
5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par
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24
5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble
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25
6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
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7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
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27
Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
28
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
29
1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
30
2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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31
2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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33
4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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34
4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
36
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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
38
2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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48
2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
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2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
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OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito
raquo Desventajas
Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad
Sobredimensionado de contactores
Caacutelculo de fusibles adecuados
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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO
raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales
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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble
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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
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7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
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1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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54
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
21
3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO
raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales
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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble
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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
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7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
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27
Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
28
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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35
Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
36
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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
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1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
57
1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
61
5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
22
4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO
raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
23
5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
24
5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
25
6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
26
7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
27
Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
28
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
29
1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
30
2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
31
2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
32
3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
33
4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
34
4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
35
Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
36
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
38
2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
40
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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43
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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48
2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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49
3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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52
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par
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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble
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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
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7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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41
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
51
5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
24
5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble
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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
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26
7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
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27
Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
28
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
29
1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
30
2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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33
4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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35
Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
36
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
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1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
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2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
61
5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
25
6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado
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26
7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
27
Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
28
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
29
1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
30
2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
31
2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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52
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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54
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
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2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
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7 OBJETIVOS
raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente
raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor
raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada
raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones
raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro
raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas
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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
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1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
43
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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45
Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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48
2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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49
3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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51
5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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52
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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54
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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61
5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
27
Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
29
1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
30
2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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35
Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
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1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
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2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics
2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos
3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten
4 Meacutetodo de arranque Corriente constante
SUMARIO ndash PARTE 3
29
1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
30
2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
31
2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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32
3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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33
4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
34
4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
35
Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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41
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
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2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
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raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
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raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
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raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
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1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
51
5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
54
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
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2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
30
2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE
raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga
raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
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1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
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2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
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OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS
raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo
raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga
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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
43
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
44
5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
45
Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
46
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
48
2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
49
3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
50
4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
51
5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
52
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
54
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
55
VARIADORES DE VELOCIDAD6
56
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
57
1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
61
5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
32
3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN
raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor
No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
33
4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
34
4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
35
Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
36
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
37
1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
38
2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
41
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
42
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
43
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
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1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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51
5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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52
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
57
1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
35
Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
36
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
37
1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
38
2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
39
3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
40
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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41
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
42
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
43
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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45
Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
46
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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48
2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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51
5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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54
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
57
1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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61
5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE
raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque
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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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42
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
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1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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51
5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
57
1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
35
Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE
4
36
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
SUMARIO ndash PARTE 4
37
1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
38
2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
39
3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
40
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
41
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
42
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
43
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
44
5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
45
Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
46
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
48
2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
49
3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
50
4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
51
5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
52
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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54
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
55
VARIADORES DE VELOCIDAD6
56
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
57
1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
61
5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
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OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos
2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas
3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes
4 Comparacioacuten protecciones
5 Ventajas adicionales
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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
57
1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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61
5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
37
1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
38
2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
39
3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
40
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
41
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
42
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
43
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
44
5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
45
Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
46
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
48
2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
49
3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
50
4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
51
5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
52
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
54
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
55
VARIADORES DE VELOCIDAD6
56
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
57
1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
61
5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS
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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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43
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
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1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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51
5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
56
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
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57
1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
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MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
39
3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
40
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
41
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
42
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
43
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
44
5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
45
Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
46
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
48
2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
49
3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
50
4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
51
5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
52
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
54
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
55
VARIADORES DE VELOCIDAD6
56
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
57
1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
61
5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar
raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada
raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40
raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
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raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
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1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
56
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
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SUMARIO ndash PARTE 6
57
1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
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raquo Configuracioacuten recomendada
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
41
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste
raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)
raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
42
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
43
4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
44
5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
45
Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
46
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
48
2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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49
3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
50
4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
51
5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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52
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
56
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
57
1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
61
5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten
raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor
raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES
raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada
raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe
ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros
raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando
raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar
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5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
48
2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
49
3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
50
4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
51
5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
52
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
54
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
55
VARIADORES DE VELOCIDAD6
56
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
57
1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
61
5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
44
5 VENTAJAS ADICIONALES
raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo
raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica
raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque
raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
45
Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
46
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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52
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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54
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
57
1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
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Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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48
2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
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IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
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2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
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Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
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7 RECOMENDACIONES
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raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
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raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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1 Anaacutelisis con par resistente del 15
2 Anaacutelisis con par resistente del 25
3 Anaacutelisis con par resistente del 35
4 Resumen del anaacutelisis comparativo
5 Tensioacuten en una bobina del motor
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 5
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
48
2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
49
3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
50
4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
51
5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
52
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
54
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
55
VARIADORES DE VELOCIDAD6
56
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
57
1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
61
5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
47
1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15
raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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50
4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
51
5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
52
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
54
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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55
VARIADORES DE VELOCIDAD6
56
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
57
1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
61
5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
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RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25
raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque
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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
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raquo Medida de sentildeales
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
57
1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
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Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
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MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Gracias por su atencioacuten
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49
3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35
raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal
raquo Medida de sentildeales
raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In
raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
50
4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
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51
5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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52
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
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raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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54
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
55
VARIADORES DE VELOCIDAD6
56
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
57
1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
61
5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
50
4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO
raquo Medida de sentildeales
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
51
5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
52
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
53
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
54
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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VARIADORES DE VELOCIDAD6
56
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo
raquo Medida de sentildeales
raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico
raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
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raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
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57
1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
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2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
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3 FILTROS DE RFI
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raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
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7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
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Par continuo
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R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
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raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea
raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva
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raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
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EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
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raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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POTENCIA A PAR
CONSTANTE
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Par continuo
PA
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Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
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54
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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55
VARIADORES DE VELOCIDAD6
56
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
SUMARIO ndash PARTE 6
57
1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
58
2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
59
3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
61
5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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1 Estructura de un variador
2 Arquitectura ideal de un variador
3 Filtros de RFI
4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
6 Instalaciones recomendadas
7 Recomendaciones
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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR
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SM Lf
EI
middotmiddotmiddot21
IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
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2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS
raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A
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3 FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR
raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra
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4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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4 Filtros dVdt
5 Par variable y par constante
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IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
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POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
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Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
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raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
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raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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SM Lf
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IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor
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Par continuo
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Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
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Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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PA
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Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
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PA
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Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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7 RECOMENDACIONES
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raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
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Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
Gracias por su atencioacuten
PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono
RealizacioacutenPilar Navarro
OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico
wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL
60
4 FILTROS dVdt
LONGITUD DE CABLES
raquo 40 metros de cable apantallado
raquo 150 metros de cable apantallado
Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729
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61
5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A PAR
CONSTANTE
POTENCIA A PAR
VARIABLEPVP
MODELO A 11 15 100
MODELO B 15 185 115
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
Aacuterea de funcionamiento intermitente
Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
62
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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63
6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO
raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
64
7 RECOMENDACIONES
raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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CONSTANTE
POTENCIA A PAR
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Par resistente requerido
Par continuo
PA
R
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Aacuterea de funcionamiento continuo
Pico de par disponible
Par resistente requerido
PA
R
Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento
intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo
Par continuo
Velocidad
Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo CONTROL
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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS
raquo POTENCIA
raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
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raquo CONSERVACIOacuteN
raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN
raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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raquo Configuracioacuten recomendada
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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra
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raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control
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raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente
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