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Rubrica Electrotecnia
Rubrica Electrotecnia
Rubrica Electrotecnia
INDUSTRIAL
Variadores de Velocidad
RBRICA
Integrantes:
Cndor Manrique Jurgen
Julcapari Rosales Edson
Licetti Villaordua Renzo
Profesor:
Cautn Campana Rodolfo
Seccin:
C13 IV AB
2014 II
ELECTROTECNIA INDUSTRIAL
NDICE
Introduccin.... Pg. 3
Principio de funcionamiento .. Pg. 4
Caractersticas del variador.... Pg. 7
Tipos de variadores de velocidad.... Pg. 11
Requisitos para seleccionar un variador . Pg. 16
Aplicacin del variador en un circuito industrial..... Pg. 27
Bibliografa. Pg. 30
Variadores de Velocidad
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1. INTRODUCCIN
Hoy en da todas las industrias emplean motores con velocidades variables,
segn el uso que se le quiere dar, por eso importante saber el uso de los
variadores de velocidad, los cuales regulan la velocidad, tal como su nombre lo
describe. Los variadores de velocidad, son de gran uso lo podemos encontrar
desde un simple ventilador hasta las ms grandes maquinarias industriales. La
regulacin de un variador de velocidad puede darse por mtodos mecnicos,
como los son las poleas o engranaje o por medio elctricos, a travs de un motor
elctrico.
Los variadores de velocidad son importantes bsicamente hoy en da porque
permiten el control de procesos y el ahorro de la energa, debido a que cuando un
equipo ya sea un ventilador, llenadoras, tornos o fresadores, estn conectados a
un variador de velocidad este emplea menor energa, que cuando est conectado
a una velocidad fija. Si se quiere una buena productividad es necesario conocer el
funcionamiento y terminacin del producto, porque as se puede evitar descargas
elctricas o problemas al conectar un variador de velocidad a un equipo.
Con un reductor de velocidad logramos los siguientes caractersticas, un mejor
control operativo, mejorando la rentabilidad y la productividad de los procesos
productivos, adems de minimizar las prdidas de los procesos productivos, as
como tambin el ahorro de mantenimiento (el motor trabaja siempre en las
condiciones ptimas de funcionamiento).
En el presente informe se dar a conocer el desarrollo de un variador de velocidad
en la industria elctrica, por eso es necesario resaltar algunos puntos como su
funcionamiento, caractersticas, distintos tipos de variadores en la industria, las
aplicaciones y los usos que se le puede dar a un variador de velocidad.
2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
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Los dispositivos de los variadores de velocidad operan bajo el principio de
que la velocidad sncrona de un motor de corriente alter (CA) est determinada por
la frecuencia de CA suministrada y el nmero de polos en el estator.
Los variadores de velocidad pueden, segn el convertidor electrnico hacer
funcionar un motor en un solo sentido de rotacin, puede ser unidireccional o
bidireccional.
Hay que indicar tambin que cuando la maquina funciona con un variador de
velocidad, recibe un fuerza de arrastre, esto quiere decir que la energa cintica
disponible en el eje de la mquina, o se transfiere a la red de alimentacin, o se
disipa en las resistencias, a pequeas potencias, pudiendo transformarse como
perdidas.
Se
debe
tener
en
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dimetro de la bobina por acumulacin del material. Es tambin el caso de los
motores de huso de las maquinas herramientas, se debe tener cierto puntos como
la velocidad, la corriente proporcionada por el variador y el par disponible del
motor.
3.
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CARACTERISTICAS ESTNDARES
Su estructura modular permite la mxima flexibilidad de configuracin.
Funcionamiento silencioso del motor al utilizarlo con altas frecuencias de
conmutacin.
Proteccin del motor y del variador.
Las conexiones de la alimentacin principal y del cable del motor estn
aisladas para una ptima compatibilidad electromagntica.
Paneles de operador extrables.
Regletero de mando con bornes sin tornillos en tarjeta E/S extrable.
Control digital mediante microprocesador.
Control de la corriente de flujo (FCC) para la mejora de respuestas
dinmicas y para un control optimizado del motor.
Caracterstica lineal V/f.
Caracterstica cuadrtica V/f.
Caracterstica programable V/f multipunto.
Captura de motor en giro (arranque al vuelo).
Reinicio automtico tras fallo o cada de tensin.
Autoajuste del controlador PID.
Aceleracin/ deceleracin programables, 0 s a 650 s.
Autoajuste de rampas de aceleracin/parada.
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Tiempo de respuesta de la entrada digital rpido.
ptimo ajuste de velocidad mediante dos entradas analgicas de alta
resolucin de 10-bit.
Cuatro bandas de frecuencias evitables.
Contador kWh con puesta a cero.
Modo hibernacin de ahorro de energa.
Como accionamiento regulador en una cascada de bombas (y
ventiladores).
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VENTAJAS
Ventajas de un variador de velocidad comparando con la alimentacin
convencional de un motor:
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En trminos generales, puede decirse que existen tres tipos bsicos de variadores
de velocidad: mecnicos, hidrulicos y elctrico-electrnicos. Dentro de cada tipo
pueden encontrarse ms subtipos, que se detallarn a continuacin. Cabe aclarar
que los variadores ms antiguos fueron los mecnicos, que se emplearon
originalmente para controlar la velocidad de las ruedas hidrulicas de molinos, as
como la velocidad de las mquinas de vapores.
Los variadores de velocidad mecnicos e hidrulicos generalmente son conocidos
como transmisiones cuando se emplean en vehculos, equipo agroindustrial o
algunos otros tipos de maquinaria.
a. VARIADORES MECNICOS
b. VARIADORES HIDRULICOS
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corresponde a una cantidad bien definida de volumen del fluido manejado. De
esta forma la velocidad puede ser controlada mediante la regulacin de una
vlvula de control, o bien, cambiando el desplazamiento de la bomba o el
motor.
Bomba Hidrulica
c. VARIADORES ELCTRICO-ELECTRNICOS
Existen cuatro categoras de variadores de velocidad elctrico-electrnicos:
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Variadores de deslizamiento.
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Figura 1
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Figura 2
Figura 3
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No podemos detener el avance tecnolgico. En una economa globalizada, es
imprescindible que las industrias continen invirtiendo en tecnologa para lograr
procesos ms rpidos, ms confiables, ms eficientes y con mejor relacin
costo/beneficio.
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CONVERTIDOR DE FRECUENCIA
Se denominan as a los variadores de velocidad que rectifican la tensin alterna de
red (monofsica o trifsica), y por medio de seis transistores trabajando en
modulacin de ancho de pulso generan una corriente trifsica de frecuencia y
tensin variable. Un transistor ms, llamado de frenado, permite direccionar la
energa que devuelve el motor (durante el frenado regenerativo) hacia una
resistencia exterior.
A continuacin se muestra un esquema tpico:
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Ciclo de trabajo
Punto a considerar de manera simultnea con el anterior. Es usual or que por
debajo del 50% de la velocidad nominal se requiere uso de ventilacin forzada en
el motor. Tambin es usual or que por debajo del 10% de la velocidad nominal el
motor debe llevar encoder (el CF debe tener la opcin de realizar control vectorial
en lazo cerrado) para garantizar un perfecto control y gran precisin. Realmente
estos dos detalles dependern del ciclo de trabajo. Esto es: cunto porcentaje del
tiempo total de operacin estar el motor a una determinada velocidad.
Debe compararse el torque del motor contra el torque de la carga y evaluar contra
el ciclo de carga: no hay otra forma de determinar la utilizacin de estos
accesorios.
En este punto hay que determinar con la mayor precisin posible cul ser el
comportamiento dinmico del sistema completo, incluyendo motor, sistema de
transmisin y carga asociada: los tiempos de aceleracin, tiempos de
desaceleracin, torque de arranque de motor, tipo de transicin de torque desde
motor hacia carga, etc. No todas las cargas se comportan igual; a pesar de que los
CFs tienen muchas capacidades por firmware y software, no todas estas son
aplicables a todas las cargas de manera simultnea. Por ejemplo, no es usual que
un sistema de velocidad variable se aplique a una bomba centrfuga y se pretenda
bajar la velocidad por debajo del 70% de su velocidad nominal, ni subir la
velocidad por encima de su velocidad nominal. Velocidades ms bajas traen como
consecuencia presiones muy bajas y cero conduccin de fluido, con el
consecuente dao mecnico de la bomba; velocidades muy altas traen como
consecuencia una sobrecarga elevada en motor, con la inmediata consecuencia
de salida de funcionamiento del sistema completo por sobrecorriente o
sobrecarga.
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Polvo magntico
Polvo conductivo
Humedad
rea clasificada
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posible) de errores fatales las recomendaciones del fabricante deben seguirse
detalladamente segn el manual de usuario.
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directamente de un transductor de alguna variable de proceso: presin, caudal,
nivel, temperatura, humedad relativa, masa, velocidad lineal, etc. En el caso del
controlador PID interno, esta seal ser considerada como valor real. Es comn
encontrar CF con 1 AI 2 AI; tambin es posible ampliar este nmero con tarjetas
expansoras.
Las salidas de rel o salidas digitales tienen el objetivo de visualizar el estado del
CF as como ciertos eventos que se quiere visualizar o indicar al sistema superior.
Las siguientes son las indicaciones que generalmente se pueden dar a travs de
estas salidas: convertidor listo, en marcha, con error, velocidad real igual a una
velocidad predeterminada, velocidad real superior/inferior a una velocidad
predeterminada, torque igual a un torque predeterminado, torque superior/inferior
a un torque predeterminado. La cantidad de ROs y DOs del equipo vara
dependiendo de la lnea de CF, pero tambin puede ser expandible.
Las salidas analgicas son proporcionales a ciertas variables del CF. Es posible
dar indicacin a mandos externos de los siguientes parmetros: corriente de
convertidor, velocidad de referencia, velocidad de salida, tensin en el circuito
intermedio, tensin aplicada a motor, potencia de salida, torque de salida, variable
proporcional a la velocidad (variable de proceso: no directamente sino por
proporcionalidad a la velocidad de salida), etc.
Un ejemplo muy sencillo del uso de las I/Os es el siguiente: supongamos que
tenemos un PLC que antes de dar marcha al motor, requiere saber si el CF est
listo; adems, para controlar la velocidad sobre la velocidad mnima, requiere que
el CF le indique que est en marcha. Encadenamos as: si el CF est listo, activa
una RO, que se realimenta al PLC; el PLC recibe esta indicacin y enva una seal
de marcha al CF que llega como una DI; el CFW ejecuta su accin de marcha y
activa una RO con la indicacin de que est en marcha; el PLC recibe esta
realimentacin y da orden de cambiar la velocidad mediante la modificacin de
una salida analgica que se convierte en entrada analgica para el CF. Tambin
es posible llevar al PLC la indicacin, por ejemplo, del nivel de corriente del
equipo, para que ante un aumento sbito, sea el PLC quien tome la decisin de
qu hacer.
A estas seales I/Os las clasificamos en general con el nombre de recursos de
control. El xito en la utilizacin de estos recursos est en la pericia del
programador para utilizarlas al mximo. En ocasiones es posible hacer una buena
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configuracin con las I/Os de un CF bsico, pero para ello es necesario conocerlo
muy bien. En caso de limitacin en estos recursos, queda la opcin de
complementar ciertos comandos con controles convencionales, como pulsadores
con retencin, selectores externos, accin directa sobre contactores o
interruptores asociados.
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CONSIDERACIONES FINALES
Todas las preguntas realizadas previamente deben tener respuestas concretas,
posibles de tabular en una hoja tcnica de seleccin. Especificar un variador de
velocidad simplemente por su potencia y tensin, no es lo ms correcto, porque
cualquier detalle no considerado se puede convertir fcilmente en una
incompatibilidad entre la necesidad inicial y la ejecucin final.
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Variadores de Velocidad en Tratamiento de Aguas
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7. BIBLIOGRAFIA
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ELECTROTECNIA INDUSTRIAL
el
de
DE UN VARIADOR
diciembre
DE VELOCIDAD.
del
http://www.emb.cl/electroindustria/articulo.mvc?xid=1013&tip=7
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2014,
de