Variadores de frecuencia
Páginas: 12 (2775 palabras)
Publicado: 19 de noviembre de 2009
VARIADORES DE FRECUENCIA
REPASO DE CONCEPTOS ELECTROTÉCNICOS. Como paso previo a la lectura de estos apuntes, sería conveniente un repaso a los conceptos básicos de los motores asíncronos de jaula de ardilla, sobre todo a los puntos de arranque, velocidad y frenado. Igualmente, a continuación se exponen, como repaso, algunos conceptos sobre máquinas asíncronas (generadores y motores). Lasmáquinas eléctricas sirven para transformar la energía mecánica en eléctrica (generadores) o, inversamente, para transformar la energía eléctrica en mecánica (motores); es decir que la máquinas eléctricas son reversibles y pueden trabajar como generador o como motor. Estas máquinas asíncronas se basan en el principio de la acción de un campo magnético giratorio sobre un arrollamiento en cortocircuito.Efecto de campo giratorio sobre una espira en cortocircuito. El sistema magnético de una máquina asíncrona consta de 2 núcleos: el núcleo exterior fijo que tiene la forma de un cilindro hueco y el núcleo cilíndrico interior giratorio.
Sistema magnético de la máquina asíncrona. rotor. La parte fija de la máquina se llama estator y la parte giratoria
ESTATOR: en las ranuras ubicadas en ellado interior del estator se coloca un arrollamiento trifásico, constituido por 3 arrollamientos iguales (uno por cada fase) desplazados 120º entre sí (para un motor con un solo par de polos). Por lo visto en campos giratorios, los efectos simultáneos de las 3 corrientes de una red trifásica originan un campo constante que gira a velocidad síncrona (n s). ROTOR: si en el interior del estatorcolocamos una espira en cortocircuito (rotor) que pueda girar alrededor de un eje, se tiene que: ü Al conectar el estator a la red se origina un campo giratorio que originará una fem inducida. ü Esta fem inducida, a su vez hace circular una corriente en la espira en cortocircuito (rotor), y por la acción del campo magnético creará cuplas distribuidas a lo largo de la espira haciendo que ésta trate deseguir al campo giratorio. ü Es obvio que la espira nunca podrá alcanzar al campo giratorio debido a la cupla resistente, que está compuesta en prime r término por las pérdidas por rozamiento en los cojinetes, y en segundo término por la carga que mueve el eje del motor. ü Es decir que siempre habrá una diferencia entre la velocidad “n s” del campo giratorio y la del rotor “n” (o la del eje delmotor).
Por lo tanto, llamaremos velocidad relativa a la diferencia entre n s y n, que para el caso de motores será positiva y para el caso de generadores será negativa.
n rel = n s − n
La magnitud característica que determina las condiciones de trabajo de la máquina asíncrona es el resbalamiento , definido como:
s= ns − n ns
El resbalamiento es positivo cuando la máquina trabaja como motory negativo cuando ésta trabaja como generador. EJEMPLO. Para un motor de un par de polos con frecuencia de línea de 50 Hz, girando en régimen a 2866 rpm (n), se tendrán los siguientes valores: ü Si el motor está parado n = 0, entonces s = 1 (100% resbalamiento) ü Si el motor está en régimen n = 2866 rpm, entonces s = 0,044 (4,4% resbalamiento). ü En el hipotético caso (que no significa ideal) queel rotor estuviera síncrono con el campo magnético giratorio, se tendría n = ns = 3000 rpm, entonces s = 0 (0% resbalamiento). Además:
n = ns − ns * s
⇒
n = ns * (1 − s )
Recordando que:
ns =
60 * f p
Donde: • f: es la frecuencia de la línea (Hz). • p: es el n úmero de pares de polos. Luego, se tiene que:
n=
60 * f * (1 − s ) p
Conclusión: Las rpm reales de un motor(n) son función del resbalamiento (s), de la cantidad de pares de polos (p) y de la frecuencia de línea (f). Sobre ésta última, centraremos nuestra atención, ya que los variadores estáticos de frecuencia, tomando la tensión y la frecuencia de línea, podrán variarla a su salida entre 0,01 Hz y 350 Hz o más dependiendo del uso y tipo de motor a emplear. 1. INTRODUCCIÓN. Sin duda alguna los...
REPASO DE CONCEPTOS ELECTROTÉCNICOS. Como paso previo a la lectura de estos apuntes, sería conveniente un repaso a los conceptos básicos de los motores asíncronos de jaula de ardilla, sobre todo a los puntos de arranque, velocidad y frenado. Igualmente, a continuación se exponen, como repaso, algunos conceptos sobre máquinas asíncronas (generadores y motores). Lasmáquinas eléctricas sirven para transformar la energía mecánica en eléctrica (generadores) o, inversamente, para transformar la energía eléctrica en mecánica (motores); es decir que la máquinas eléctricas son reversibles y pueden trabajar como generador o como motor. Estas máquinas asíncronas se basan en el principio de la acción de un campo magnético giratorio sobre un arrollamiento en cortocircuito.Efecto de campo giratorio sobre una espira en cortocircuito. El sistema magnético de una máquina asíncrona consta de 2 núcleos: el núcleo exterior fijo que tiene la forma de un cilindro hueco y el núcleo cilíndrico interior giratorio.
Sistema magnético de la máquina asíncrona. rotor. La parte fija de la máquina se llama estator y la parte giratoria
ESTATOR: en las ranuras ubicadas en ellado interior del estator se coloca un arrollamiento trifásico, constituido por 3 arrollamientos iguales (uno por cada fase) desplazados 120º entre sí (para un motor con un solo par de polos). Por lo visto en campos giratorios, los efectos simultáneos de las 3 corrientes de una red trifásica originan un campo constante que gira a velocidad síncrona (n s). ROTOR: si en el interior del estatorcolocamos una espira en cortocircuito (rotor) que pueda girar alrededor de un eje, se tiene que: ü Al conectar el estator a la red se origina un campo giratorio que originará una fem inducida. ü Esta fem inducida, a su vez hace circular una corriente en la espira en cortocircuito (rotor), y por la acción del campo magnético creará cuplas distribuidas a lo largo de la espira haciendo que ésta trate deseguir al campo giratorio. ü Es obvio que la espira nunca podrá alcanzar al campo giratorio debido a la cupla resistente, que está compuesta en prime r término por las pérdidas por rozamiento en los cojinetes, y en segundo término por la carga que mueve el eje del motor. ü Es decir que siempre habrá una diferencia entre la velocidad “n s” del campo giratorio y la del rotor “n” (o la del eje delmotor).
Por lo tanto, llamaremos velocidad relativa a la diferencia entre n s y n, que para el caso de motores será positiva y para el caso de generadores será negativa.
n rel = n s − n
La magnitud característica que determina las condiciones de trabajo de la máquina asíncrona es el resbalamiento , definido como:
s= ns − n ns
El resbalamiento es positivo cuando la máquina trabaja como motory negativo cuando ésta trabaja como generador. EJEMPLO. Para un motor de un par de polos con frecuencia de línea de 50 Hz, girando en régimen a 2866 rpm (n), se tendrán los siguientes valores: ü Si el motor está parado n = 0, entonces s = 1 (100% resbalamiento) ü Si el motor está en régimen n = 2866 rpm, entonces s = 0,044 (4,4% resbalamiento). ü En el hipotético caso (que no significa ideal) queel rotor estuviera síncrono con el campo magnético giratorio, se tendría n = ns = 3000 rpm, entonces s = 0 (0% resbalamiento). Además:
n = ns − ns * s
⇒
n = ns * (1 − s )
Recordando que:
ns =
60 * f p
Donde: • f: es la frecuencia de la línea (Hz). • p: es el n úmero de pares de polos. Luego, se tiene que:
n=
60 * f * (1 − s ) p
Conclusión: Las rpm reales de un motor(n) son función del resbalamiento (s), de la cantidad de pares de polos (p) y de la frecuencia de línea (f). Sobre ésta última, centraremos nuestra atención, ya que los variadores estáticos de frecuencia, tomando la tensión y la frecuencia de línea, podrán variarla a su salida entre 0,01 Hz y 350 Hz o más dependiendo del uso y tipo de motor a emplear. 1. INTRODUCCIÓN. Sin duda alguna los...
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