Este documento describe un laboratorio sobre variadores de velocidad. El objetivo del laboratorio fue identificar los parámetros principales de un variador de velocidad y analizar el funcionamiento de un motor de inducción con alimentación de voltaje y frecuencia variables. Los estudiantes realizaron pruebas variando la frecuencia y voltaje de alimentación y midieron parámetros como corriente, velocidad y torque del motor.

1. Electrónica de Potencia – Lab Nº
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VARIADOR TERCO
I. OBJETIVOS:
 Aplicar con seguridad criterios de instalación.
 Identificar el tipo de variador a utilizar según la aplicación.
 Identificar los principales parámetros a tomarse en cuenta para la
puesta en marcha.
 Analizar las fallas más comunes y sus posibles soluciones.
II. INTRODUCCIÓN TEÓRICA
Desde que en 1896, Harry Ward Leonard presentó su ponencia sobre el
control de velocidad de motores eléctricos, en la cual demostraba que
se podían controlar de modo preciso y eficiente las máquinas
mecánicas tales como elevadores, locomotoras, prensas de impresión,
grúas, bombas, ventiladores por medio del uso de motores eléctricos,
ha transcurrido más de un siglo y aún se tiene gran demanda por el uso
de los variadores de velocidad. Esto ha permitido su continuo y
vertiginoso desarrollo sobre todo en estos tiempos de políticas de
conservación del medio ambiente y ahorro de energía. La disponibilidad
de mejores dispositivos electrónicos de potencia y la aplicación de la
informática han logrado que los variadores puedan comunicarse en
redes de supervisión y control, obligando a los usuarios a su
capacitación permanente.
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2. Electrónica de Potencia – Lab Nº
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El Variador de Velocidad (VSD, por sus siglas en inglés Variable
Speed Drive) es en un sentido amplio un dispositivo o conjunto de
dispositivos mecánicos, hidráulicos, eléctricos o electrónicos empleados
para controlar la velocidad giratoria de maquinaria, especialmente de
motores. También es conocido como Accionamiento de Velocidad
Variable (ASD, también por sus siglas en inglés Adjustable-Speed
Drive). De igual manera, en ocasiones es denominado mediante el
anglicismo Drive, costumbre que se considera inadecuada.
Variador de velocidad electrónico
La maquinaria industrial generalmente es accionada a través de
motores eléctricos, a velocidades constantes o variables, pero con
valores precisos. No obstante, los motores eléctricos generalmente
operan a velocidad constante o cuasi-constante, y con valores que
dependen de la alimentación y de las características propias del motor,
los cuales no se pueden modificar fácilmente. Para lograr regular la
velocidad de los motores, se emplea un controlador especial que recibe
el nombre de variador de velocidad. Los variadores de velocidad se
emplean en una amplia gama de aplicaciones industriales, como en
ventiladores y equipo de aire acondicionado, equipo de bombeo,
bandas y transportadores industriales, elevadores, llenadoras, tornos y
fresadoras, etc.
Un variador de velocidad puede consistir en la combinación de un motor
eléctrico y el controlador que se emplea para regular la velocidad del
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mismo. La combinación de un motor de velocidad constante y de un
dispositivo mecánico que permita cambiar la velocidad de forma
continua (sin ser un motor paso a paso) también puede ser designado
como variador de velocidad.)
Variador de velocidad TERCO
III. RESULTADOS DEL LABORATORIO
Conecte el módulo según la figura del anexo. Pregunte al profesor antes
de cualquier duda.
En este caso la máquina AC trabajará como un motor AC de inducción,
el cual será alimentado con voltaje AC variable (f: constante) por medio
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del auto - transformador trifásico VV3. La máquina DC trabajará como
generador DC. El banco de resistores R1 es la carga del generador DC,
el cual a su vez es la carga del motor de inducción AC.
Alimente con 100VDC al campo del generador DC por medio del DR1.
R1 debe estar en Imin y el conmutador para carga en vació estar en
estado “OPEN” complete las siguientes tablas para los diversos valores
de voltaje de alimentación al motor AC por medio del Variac.
Diagrama de conexiones del Variador TERCO
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DATOS OBTENIDOS PARA LA FRECUENCIA DE 60HZ
Estad
o
US1(AC
)
IS1(AC) f (Hz) RP
M
cos
ф
UA(DC
)
IA(DC) PIN(W) POUT(W)
Vacío 219 1.49 60.1 3546 0.02 83 0.07 11.07 5.81
Carga
Imagen de los displays del variador de velocidad TERCO a una
frecuencia de 60.1 Hz en la cual podemos observar los parámetros obtenidos
para llenar nuestra tabla.
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Aquí se muestran los pulsos que obtuvimos al maniobrar el variador de
velocidad TERCO a una frecuencia de 60.1 Hz.
DATOS OBTENIDOS PARA LA FRECUENCIA DE 30HZ
Estad
o
US1(AC
)
IS1(AC) f (Hz) RP
M
cos
ф
UA(DC
)
IA(DC) PIN(W) POUT(W)
Vacío 168 1.77 30.8 1808 0.02 41 0.07 10.31 2.87
Carga
Imagen de los displays del variador de velocidad TERCO a una
frecuencia de 30.8 Hz en la cual podemos observar los parámetros obtenidos
para llenar nuestra tabla.
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7. Electrónica de Potencia – Lab Nº
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Aquí se muestran los pulsos que obtuvimos al maniobrar el variador de
velocidad TERCO a una frecuencia de 30.8 Hz.
DATOS OBTENIDOS PARA LA FRECUENCIA DE 10HZ
Estad
o
US1(AC
)
IS1(AC) f (Hz) RP
M
cos
ф
UA(DC
)
IA(DC) PIN(W) POUT(W)
Vacío 100 1.98 10.1 570 0.06 11 0.06 20.57 0.66
Carga
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Imagen de los displays del variador de velocidad TERCO a una
frecuencia de 10.1 Hz en la cual podemos observar los parámetros obtenidos
para llenar nuestra tabla.
Aquí se muestran los pulsos que obtuvimos al maniobrar el variador de
velocidad TERCO a una frecuencia de 10.1 Hz.
IV. PREGUNTAS
 ¿Por qué se utiliza la onda Seno – PWM para alimentar al
motor?
Se utiliza la onda Seno – PWM porque es la onda más conveniente
a utilizar para lograr un buen funcionamiento en los motores;
además esta modulación se utiliza para bajas frecuencias, así el
motor recibe la onda de voltaje por los bornes de salida en la cual
los filtra para así obtener corrientes casi senoidales.
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9. Electrónica de Potencia – Lab Nº
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 En la figura 2 se observa que todas las puntas tienen un
punto común; ¿Por qué?, ¿Qué nombre tiene dicho punto
común?
Todas las puntas llegan a un mismo punto porque están
relacionadas con la frecuencia nominal y el número de polos los
cuales son constantes y es debido a eso que la velocidad es
constante, he ahí la razón de el porqué todas las curvas llegan a un
mismo punto.
Este punto común toma el nombre “Velocidad Síncrona”
 Que se concluye del trabajo del motor con alimentación a
voltaje variable y frecuencia constante.
Que el torque se reduce considerablemente a medida que
disminuye la tensión de alimentación.
 Que se concluye del trabajo del motor con alimentación a
voltaje variable y frecuencia variable.
Que el torque se mantiene constante, debido a que se mantiene
constante la relación V / F = Vnom / Fnom = cte.
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V. OBSERVACIONES
 Se observó que en la experiencia de voltaje variable y frecuencia
constante, que la velocidad disminuye considerablemente cuando
hay presencia de carga.
 Se observó que en la experiencia de voltaje variable y frecuencia
variable la velocidad sufre un ligero cambio cuando esta con carga.
 Se observó en el osciloscopio que a medida que se va disminuyendo
la frecuencia los periodos que se observa se van incrementando
proporcionalmente.
VI. CONCLUSIONES
 Se pudo reconocer los principales parámetros de funcionamiento del
variador AC.
 Se logro identificar las principales partes que conforman el variador
de velocidad del motor AC que son rectificador, filtro e inversor.
 Se determinó que la onda Seno – PWM es la más conveniente para
hacer arrancar los motores de baja frecuencia.
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 Se logró identificar las etapas que conforman los variadores de
velocidad.
 Para disminuir la corriente del motor el paquete de pulsos tiene que
tener mayor periodo
VII. RECOMENDACIONES
 Antes de empezar a realizar las conexiones se recomienda revisar
las conexiones realizadas para poder evitar problemas durante el
desarrollo del laboratorio.
 Se recomienda trabajar con mucho cuidado y prestar mucha
atención a las indicaciones del profesor, pues se debe recordar que
se está trabajando con altos valores de corriente.
VIII. APLICACIÓN DE LO APRENDIDO
Redacte un protocolo de pruebas que permita al personal técnico
comprobar el estado de la etapa de potencia del Variador y luego
ponerlo en marcha.
Protocolo de Pruebas
Comprobando el estado de la etapa de potencia del variador
1. RECTIFICADOR – Puente de Diodos
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a. Revisar y probar con los instrumentos de medición el estado del
puente de diodo.
b. Realizar las pruebas de continuidad entre los pines del puente
del diodo.
2. FILTRO – Banco de condensadores y bobina de choque
a. Revisar el estado de los condensadores con los instrumentos de
medición adecuados.
b. Revisar la continuidad en la bobina de choque.
3. INVERSOR – 6 transistores IGBT con sus respectivos
diodos Dámper
a. Revisar el estado de los 6 transistores IGBT.
b. Revisar la continuidad de los sus respectivos diodos.
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13. Electrónica de Potencia – Lab Nº
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Poner en marcha el variador de velocidad
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