ingeniería eléctrica ingeniería química ingeniería industrial variadores de velocidad

1. Prof. Maxwell Altamirano
1

2. Introducción, conceptos generales
Inversor frecuencia, Teoría
Retroalimentación
Regeneración
Variadores de frecuencia, Instalación, diagnostico y
fallas
Programación de drives
Como son afectados los motores por el uso de drives
2

3. Robusto y barato, el motor de inducción con rotor de
jaula de ardilla es, sin duda, el más popular entre
todos los motores eléctricos. Su campo de aplicación
va desde potencias fraccionarias hasta varios cientos
de kW
3

4. Cuando se desea controlar la velocidad o el par
mecánico de forma ágil y precisa, no hay nada mejor
que un motor eléctrico alimentado por un regulador
electrónico. Hace unos diez años el motor de
continua era el líder de las aplicaciones a velocidad
variable, porque hasta entonces los convertidores de
frecuencia todavía eran bastante caros, complejos y
pocos fiables. Pero la situación ha cambiado por los
avances en la fabricación de semiconductores de
potencia y circuitos de control más potentes que
permiten incluir estrategias más eficaces.
4

5. 5
• MOTORES VELOCIDAD FIJA
son la gran mayoría de motores de CA y CD,
diseñados para una velocidad a pleno voltaje
• MOTORES MULTIVELOCIDAD
Usualmente se fabrican con dos o mas
embobinados para operar en una u otra
velocidad
• MOTORES VELOCIDAD VARIABLE
Normalmente diseñados para regular velocidad,
ya sea por un control externo o variando la
conmutación de escobillas

6. MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA
Motor CD tipo IMAN PERMANENTE, normalmente
capacidades pequeñas menor a 5HP
Motor CD tipo Shunt (con devanado en campos de
excitación), utilizados de motores pequeños hasta
robustos de 600HP)
Motor de CD tipo Compound (utilizado normalmente
en gruas)
6

7. 7
La variación de
velocidad en un motor
de CD es de acuerdo a la
variación del VOLTAJE
aplicado en sus
devanados de armadura
La variación de un
motor trifásico de
corriente alterna se
realiza de acuerdo a la
variación de la
FRECUENCA aplicada a
los devanados del motor
MOTOR DE C.A.

8. 8
Diseñado
exclusivamente para la
variación de velocidad
La operación del motor
es de par constante
desde baja velocidad
Motor de inducción
común en el mercado
Menor mantenimiento
En caso de reparación,
cortos tiempos de
entrega referente a
bobinado
Bajo costo
MOTOR C.A.

9. 9

10. 10
Mantenimiento periódico
Costo elevado
Necesario mantener stock
de escobillas
Costo de reparaciones
mayores elevadas
Tiempo de entrega de
bobinado alto
Limitado a sobre velocidad
Torque limitado en baja
velocidad
Calentamiento al
operarse a una velocidad
régimen baja
Consumo energía de
arranque elevado (sin
variador)
MOTOR DE CA.

11. VELOCIDAD A PLENA CARGA
Ocurre cuando el motor esta en operación y ha llegado
a su limite máximo de par o potencia
VELOCIDAD SINCRONA
Es la velocidad a la cual esta girando el campo
magnético, siendo la velocidad a la cual gira el rotor
cuando esta sin carga, por ejemplo en un motor de 4
polos 60Hz el campo magnético tendrá una velocidad
de 1800 ciclos por minuto
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12. Por lo tanto la velocidad en vacio de la flecha será
casi de 1800RPM, probablemente 1795RPM, y a
plena carga este motor puede ser de 1725RPM.
DESLIZAMIENTO
Se define como la velocidad síncrona y la velocidad
de plena carga, he aquí unos porcentajes típicos
de algunos motores:
1/2HP 1725RPM 4%deslizamiento
100HP 1760RPM 2.2%
200HP 1780RPM 1.1%
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13. NUMERO DE POLOS de un Motor;
Es el numero de polos magnéticos construidos dentro
del motor. Los polos están construidos en pares (uno
norte y otro sur)por lo que siempre se presentaran por
pares
FRECUENCIA
Numero de fluctuaciones de voltaje por segundo de una
fuente convencional. Los motores son diseñados para
una frecuencia y voltaje específicos el mas común
60Hz
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14. En un motor de C.A. el numero de polos y frecuencia
trabajan en conjunto para determinar la
VELOCIDAD de un motor, los rangos comunes
son: en velocidad síncronas:
POLOS 60Hz 50Hz
2 3600rpm 3000rpm
4 1800rpm 1440rpm
6 1200rpm 1000rpm
8 900rpm 750rpm
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15. FORMULA PARA LA VELOCIDAD SINCRONA
DE UN MOTOR
120 x Frecuencia
RPM= ------------------------
Num de polos
15

16. VELOCIDAD BASE
Es la velocidad a la que girara un motor con el voltaje y
frecuencia aplicados, que se indican en placa
VELOCIDAD ESTABLECIDA
Es la velocidad definida en el control o la velocidad de
operación deseada
16

17. ALTA INERCIA
Son consideradas así a las que presentan un efecto
volante relativamente alto. Grandes ventiladores
estampadoras, maquinas centrifugas, lavadoras
industriales y otras aplicaciones similares
17

18. POTENCIA CONSTANTE
Estas aplicaciones cuando la velocidad se incrementa, la
demnda de par se reduce y viceversa. En este tipo de
aplicaciones tenemos relacionados como tornos,
molinos, taladros, y otras similares
18

19. PAR CONSTANTE
En estas aplicaciones normalmente la carga es
constante sin importar la velocidad del movimiento
como ejemplo típico la mayoría de los
transportadores
19

20. PAR VARIABLE
Se definen así donde la demanda de par se incrementa
al incrementar la velocidad como por ejemplo
tenemos a las bombas y ventiladores centrífugos
20

26. APLICACIONES DE PAR CONSTANTE
-LAMINADORAS
-INDUSTRIA DEL PAPEL
-INDUSTRIA CEMENTERA
-TRANSPORTADORAS
-GRÚAS
-ELEVADORES
APLICACIONES DE PAR VARIABLE
-BOMBAS CENTRÍ FUGAS
-VENTILADORES
-COMPRESORES
T/Tn
2
1
0 s
1 0,5 0
Tacel
Tcarga
Tmáx
Tarr
T/Tn
2
1
0 s
1 0,5 0
Tacel
Tcarga
Tmáx
Tarr
T/Tn
2
1
0 s
1 0,5 0
Tacel
Tmáx
Tarr
T/Tn
2
1
0 s
1 0,5 0
Tacel
Tcarga
Tmáx
Tarr
Carga constante Aceleración lineal
Aceleración cuadrática Volante de inercia
T/Tn
2
1
0 s
1 0,5 0
Tacel
Tcarga
Tmáx
Tarr
T/Tn
2
1
0 s
1 0,5 0
Tacel
Tcarga
Tmáx
Tarr
T/Tn
2
1
0 s
1 0,5 0
Tacel
Tcarga
Tmáx
Tarr
T/Tn
2
1
0 s
1 0,5 0
Tacel
Tcarga
Tmáx
Tarr
T/Tn
2
1
0 s
1 0,5 0
Tacel
Tmáx
Tarr
T/Tn
2
1
0 s
1 0,5 0
Tacel
Tmáx
Tarr
T/Tn
2
1
0 s
1 0,5 0
Tacel
Tcarga
Tmáx
Tarr
T/Tn
2
1
0 s
1 0,5 0
Tacel
Tcarga
Tmáx
Tarr
Carga constante Aceleración lineal
Aceleración cuadrática Volante de inercia
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27. 27
Aplican 100% del voltaje
a las terminales del
motor
Demanda de corriente
hasta 5 veces su
capacidad nominal
Suministro de
alimentación directo al
motor por un contactor
y un elemento térmico.
Estrés eléctrico y
mecánico
Otorga arranque
paulatino y continuo
acelerando suavemente
hasta llegar a su
velocidad de operación
Baja pico inicial de
arranque
Suministra torque
suficiente para romper la
inercia estática del
motor
Reduce en un porcentaje
estrés mecánico-
TENSION REDUCIDA

28. Los convertidores de frecuencia son dispositivos que
se alimentan de la red de suministro eléctrico y
generan corriente alterna de cualquier frecuencia,
normalmente para accionar motores de inducción
a velocidad variable
28

29. Genera rampas de aceleración al arranque, haciendo
el arranque del motor suave, y controlable
Reduce el estrés de partes mecánicas relacionadas con
el motor
Prolonga la vida mecánica útil del motor
Realiza paros suaves en rampa, o rápidos tal como
demande la aplicación
Regula la velocidad del motor
Ahorra energía
29

30. reduce los desgastes en las partes mecánicas con
movimiento mecánico
Reduce daños en el producto durante el arranque y
paro del motor
Elimina golpe de ariete en aplicaciones con
bombas
Reduce el balanceo y oscilación de la carga en
aplicaciones de grúas
Mejora la eficiencia en bombas y ventiladores
pudiendo regular el flujo o caudal
Etc etc…
30

31. Un control pude realizar cualquier operación que sea
necesaria, los resultados finales son los que el
usuario pueda optimizar la regulación de velocidad
para lograr eficientemente la tarea del sistema
31

32. Las múltiples aplicaciones de los inversores los hace
ser muy flexibles, pidiéndolos aplicar en
multivelocidades, una velocidad fija, arranque suave,
de velocidad variable, control de procesos e incluso
control de posición dependiendo la aplicación el tipo
de drive a utilizar, así mismo se deberá elegir el tipo
de drive adecuado a la aplicación a utilizar
32

33. Farmacéutica
Generación de Energía
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Alimenticia
Metal

34. 34
Química
Pulpa y Papel
Y mas….
Refinería
MOTORES UTILIZADOS EN AMPLIA GAMA DE
LA INDUSTRIA