Variador De Velocidad
Páginas: 7 (1595 palabras)
Publicado: 23 de octubre de 2012
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Unidad Zacatenco
Ingeniería Eléctrica
Administración y Ahorro de Energía
VARIADORES DE VELOCIDAD
Los variadores de velocidad se utilizan principalmente para controlar la velocidad del motor eléctrico, sobretodo su frenado, y para ahorrar energía, lo que repercute positivamente en una mayor duracióndel motor.
El motor de corriente alterna, a pesar de ser un motor robusto, de poco mantenimiento, liviano e ideal para la mayoría de las aplicaciones industriales, tiene el inconveniente de ser un motor rígido en cuanto a su velocidad. La velocidad del motor asincrónico depende de la forma constructiva del motor y de la frecuencia de alimentación.
Como la frecuencia de alimentación queentregan las Compañías de electricidad es constante, la velocidad de los motores asincrónicos es constante, salvo que se varíe el número de polos, el resbalamiento o la frecuencia.
El método más eficiente de controlar la velocidad de un motor eléctrico es por medio de un variador electrónico de frecuencia. No se requieren motores especiales, son mucho más eficientes y tienen precios cada vez máscompetitivos.
El variador de frecuencia regula la frecuencia del voltaje aplicado al motor, logrando modificar su velocidad. Sin embargo, simultáneamente con el cambio de frecuencia, debe variarse el voltaje aplicado al motor para evitar la saturación del flujo magnético con una elevación de la corriente que dañaría el motor.
-Composición
* Etapa Rectificadora. Convierte la tensiónalterna en continua mediante rectificadores de diodos, tiristores, etc.
* Etapa intermedia. Filtro para suavizar la tensión rectificada y reducir la emisión de armónicos.
* Inversor o "Inverter". Convierte la tensión continua en otra de tensión y frecuencia variable mediante la generación de pulsos. Actualmente se emplean IGBT´s (Isolated Gate Bipolar Transistors) para generar los pulsoscontrolados de tensión. Los equipos más modernos utilizan IGBT´s inteligentes que incorporan un microprocesador con todas las protecciones por sobrecorriente, sobretensión, baja tensión, cortocircuitos, puesta a masa del motor, sobretemperaturas, etc.
* Etapa de control. Esta etapa controla los IGBT para generar los pulsos variables de tensión y frecuencia. Y además controla los parámetros externosen general, etc.
Los variadores más utilizados utilizan modulación PWM (Modulación de Ancho de Pulsos) y usan en la etapa rectificadora puente de diodos rectificadores. En la etapa intermedia se usan condensadores y bobinas para disminuir las armónicas y mejorar el factor de potencia.
El Inversor o Inverter convierte la tensión continua de la etapa intermedia en una tensión de
frecuencia ytensión variables. Los IGBT envían pulsos de duración variable y se obtiene una corriente casi senoidal en el motor.
La frecuencia portadora de los IGBT se encuentra entre 2 a 16kHz. Una portadora con alta frecuencia reduce el ruido acústico del motor pero disminuye el rendimiento del motor y la longitud permisible del cable hacia el motor. Por otra parte, los IGBT´s generan mayor calor.
Las señales de control para arranque, parada y variación de velocidad (potenciómetro o señales externas de referencia) estén aisladas galvánicamente.
-Factores a tener en cuenta a la hora de diseñar un sistema de regulación de velocidad.
a) Límites o gama de regulación.
b) Progresividad o flexibilidad de regulación.
c) Rentabilidad económica.
d) Estabilidad de funcionamiento a una velocidaddada.
e) Sentido de la regulación (aumento o disminución con respecto a la velocidad nominal).
f) Carga admisible a las diferentes velocidades.
g) Tipo de carga (par constante, potencia constante, etcétera).
h) Condiciones de arranque y frenado.
I) Condiciones ambientales (temperatura, humedad, etc.)
j) Tipo de motor (potencia, corriente, voltaje, etc.).
k) Rangos de funcionamiento (vel....
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Unidad Zacatenco
Ingeniería Eléctrica
Administración y Ahorro de Energía
VARIADORES DE VELOCIDAD
Los variadores de velocidad se utilizan principalmente para controlar la velocidad del motor eléctrico, sobretodo su frenado, y para ahorrar energía, lo que repercute positivamente en una mayor duracióndel motor.
El motor de corriente alterna, a pesar de ser un motor robusto, de poco mantenimiento, liviano e ideal para la mayoría de las aplicaciones industriales, tiene el inconveniente de ser un motor rígido en cuanto a su velocidad. La velocidad del motor asincrónico depende de la forma constructiva del motor y de la frecuencia de alimentación.
Como la frecuencia de alimentación queentregan las Compañías de electricidad es constante, la velocidad de los motores asincrónicos es constante, salvo que se varíe el número de polos, el resbalamiento o la frecuencia.
El método más eficiente de controlar la velocidad de un motor eléctrico es por medio de un variador electrónico de frecuencia. No se requieren motores especiales, son mucho más eficientes y tienen precios cada vez máscompetitivos.
El variador de frecuencia regula la frecuencia del voltaje aplicado al motor, logrando modificar su velocidad. Sin embargo, simultáneamente con el cambio de frecuencia, debe variarse el voltaje aplicado al motor para evitar la saturación del flujo magnético con una elevación de la corriente que dañaría el motor.
-Composición
* Etapa Rectificadora. Convierte la tensiónalterna en continua mediante rectificadores de diodos, tiristores, etc.
* Etapa intermedia. Filtro para suavizar la tensión rectificada y reducir la emisión de armónicos.
* Inversor o "Inverter". Convierte la tensión continua en otra de tensión y frecuencia variable mediante la generación de pulsos. Actualmente se emplean IGBT´s (Isolated Gate Bipolar Transistors) para generar los pulsoscontrolados de tensión. Los equipos más modernos utilizan IGBT´s inteligentes que incorporan un microprocesador con todas las protecciones por sobrecorriente, sobretensión, baja tensión, cortocircuitos, puesta a masa del motor, sobretemperaturas, etc.
* Etapa de control. Esta etapa controla los IGBT para generar los pulsos variables de tensión y frecuencia. Y además controla los parámetros externosen general, etc.
Los variadores más utilizados utilizan modulación PWM (Modulación de Ancho de Pulsos) y usan en la etapa rectificadora puente de diodos rectificadores. En la etapa intermedia se usan condensadores y bobinas para disminuir las armónicas y mejorar el factor de potencia.
El Inversor o Inverter convierte la tensión continua de la etapa intermedia en una tensión de
frecuencia ytensión variables. Los IGBT envían pulsos de duración variable y se obtiene una corriente casi senoidal en el motor.
La frecuencia portadora de los IGBT se encuentra entre 2 a 16kHz. Una portadora con alta frecuencia reduce el ruido acústico del motor pero disminuye el rendimiento del motor y la longitud permisible del cable hacia el motor. Por otra parte, los IGBT´s generan mayor calor.
Las señales de control para arranque, parada y variación de velocidad (potenciómetro o señales externas de referencia) estén aisladas galvánicamente.
-Factores a tener en cuenta a la hora de diseñar un sistema de regulación de velocidad.
a) Límites o gama de regulación.
b) Progresividad o flexibilidad de regulación.
c) Rentabilidad económica.
d) Estabilidad de funcionamiento a una velocidaddada.
e) Sentido de la regulación (aumento o disminución con respecto a la velocidad nominal).
f) Carga admisible a las diferentes velocidades.
g) Tipo de carga (par constante, potencia constante, etcétera).
h) Condiciones de arranque y frenado.
I) Condiciones ambientales (temperatura, humedad, etc.)
j) Tipo de motor (potencia, corriente, voltaje, etc.).
k) Rangos de funcionamiento (vel....
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