arrancadores – variadores de frecuencia control de motor c.a. trifÁsico de inducciÓn asÍncrono

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ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

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Page 1: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

ARRANCADORES ndash VARIADORES DE FRECUENCIACONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

2

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

PARTE 1 Motores de Induccioacuten ndash Principios de funcionamiento

PARTE 2 Tipos de Arranques ndash Problemas y objetivos

PARTE 3 Arrancadores estaacuteticos de PE - Principios de funcionamiento

PARTE 4 Arranque de motores - Comparativa

PARTE 5 Anaacutelisis praacutectico - Caso real

PARTE 6 Variadores de Velocidad de PE - Principios de funcionamiento

SUMARIO

3

Motores de induccioacutenPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO1

4

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Principios de funcionamiento de los motores de jaula de ardilla

2 Principios de control en los motores de induccioacuten

3 Circuito equivalente de un motor transformador

4 Corrientes en un motor

5 Relacioacuten corriente ndash velocidad

6 Relacioacuten corriente ndash velocidad Arranque directo

7 Reduccioacuten de la tensioacuten de entrada

8 Relacioacuten Par ndash Velocidad

SUMARIO ndash PARTE 1

5

1 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DE JAULA DE ARDILLA

raquo El motor de induccioacuten asiacutencrono o de jaula de ardilla estaacute formado por dos partes

raquo El estaacutetorraquo El rotor (fijado a un eje)

raquo Seccioacuten motor raquo Seccioacuten motor

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

6

2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN

raquo El rotor se construye con barras cortocircuitadas por medio de anillos en los extremos formando la denominada jaula de ardilla

raquo Construccioacuten motor

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

7

2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN

Conectaacutendolo a una fuente de alimentacioacuten trifaacutesica en el estaacutetor se genera un campo magneacutetico giratorio (flujo) Esto es debido a

raquo La disposicioacuten fiacutesica de los devanados del estaacutetor 3 bobinas separadas 120ordm fiacutesicosraquo La corriente en estos devanados estaacute desfasada 120ordm eleacutectricos

raquo Liacuteneas de flujo

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8

2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN

raquo Las liacuteneas de flujo (flechas) inducen unas corrientes en las barras del roacutetorraquo Cuando sobre un conductor por el que circula una corriente actuacutea un campo magneacutetico la resultante es una fuerza que origina el par y por tanto la rotacioacuten del rotor

CAMPO GIRATORIO

raquo Campo giratorio

p

xfrpm

120

TxwPm )cos( phixUIP 731

100xn

nns

S

RS ()

rpm revoluciones por minutop polos del motorPm potencia mecaacutenica absorbida cargaT Parw velocidad angularP Potencia uacutetil eleacutectrica absorbidas Deslizamientons Velocidad de sincronismonr Velocidad del rotorRm rendimiento del motor

100xP

PmRm ()

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9

3 CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR TRANSFORMADOR

raquo El circuito equivalente de un motor se puede entender como un transformador

IM Corriente de Magnetizacioacuten

Corriente ldquoimaginariardquo que circula por el estator Responsable del flujo del motor

IR Corriente de Rotor

Corriente ldquorealrdquo que circula por el rotor generadora de par Aumenta con la carga del motor

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10

4 CORRIENTES EN UN MOTOR

raquo Controlando la tensioacuten aplicada en el estaacutetor (E1) se puede controlar la corriente de magnetizacioacuten (IM) y por tanto el flujo

raquo Con el aumento de la velocidad del motor el deslizamiento (S) disminuye y la frecuencia relativa tambieacuten Entonces el cosφR mejora la inductancia de peacuterdidas disminuye e Ir disminuye

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

22

2

2

)middot(

SXR

SEI

rr

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11

5 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD

raquo En el momento del arranque el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito Ir aumenta porque equivale a una corriente de cortocircuito

nr )xI10-7 ( I

raquo Con el aumento de la velocidad del rotor cosφR mejora y por tanto Ir decrece

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12

6 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

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13

7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA

raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma

raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada

sup2E T 1

1 arranque E T

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14

8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

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15

8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

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Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2

17

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Tipos de arranque tradicionales

2 Problemas del arranque de un motor

3 Conexioacuten arranque directo

4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo

5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo

6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo

7 Objetivos

SUMARIO ndash PARTE 2

18

1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES

raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas

raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas

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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado

raquo Desventajas

Shocks mecaacutenicos

Deslizamiento en las correas

Stress en las trasmisiones

Sobrepresiones

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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito

raquo Desventajas

Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad

Sobredimensionado de contactores

Caacutelculo de fusibles adecuados

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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO

raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales

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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble

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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

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7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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48

2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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49

3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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50

4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

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SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 2: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

2

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

PARTE 1 Motores de Induccioacuten ndash Principios de funcionamiento

PARTE 2 Tipos de Arranques ndash Problemas y objetivos

PARTE 3 Arrancadores estaacuteticos de PE - Principios de funcionamiento

PARTE 4 Arranque de motores - Comparativa

PARTE 5 Anaacutelisis praacutectico - Caso real

PARTE 6 Variadores de Velocidad de PE - Principios de funcionamiento

SUMARIO

3

Motores de induccioacutenPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO1

4

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Principios de funcionamiento de los motores de jaula de ardilla

2 Principios de control en los motores de induccioacuten

3 Circuito equivalente de un motor transformador

4 Corrientes en un motor

5 Relacioacuten corriente ndash velocidad

6 Relacioacuten corriente ndash velocidad Arranque directo

7 Reduccioacuten de la tensioacuten de entrada

8 Relacioacuten Par ndash Velocidad

SUMARIO ndash PARTE 1

5

1 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DE JAULA DE ARDILLA

raquo El motor de induccioacuten asiacutencrono o de jaula de ardilla estaacute formado por dos partes

raquo El estaacutetorraquo El rotor (fijado a un eje)

raquo Seccioacuten motor raquo Seccioacuten motor

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6

2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN

raquo El rotor se construye con barras cortocircuitadas por medio de anillos en los extremos formando la denominada jaula de ardilla

raquo Construccioacuten motor

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7

2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN

Conectaacutendolo a una fuente de alimentacioacuten trifaacutesica en el estaacutetor se genera un campo magneacutetico giratorio (flujo) Esto es debido a

raquo La disposicioacuten fiacutesica de los devanados del estaacutetor 3 bobinas separadas 120ordm fiacutesicosraquo La corriente en estos devanados estaacute desfasada 120ordm eleacutectricos

raquo Liacuteneas de flujo

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8

2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN

raquo Las liacuteneas de flujo (flechas) inducen unas corrientes en las barras del roacutetorraquo Cuando sobre un conductor por el que circula una corriente actuacutea un campo magneacutetico la resultante es una fuerza que origina el par y por tanto la rotacioacuten del rotor

CAMPO GIRATORIO

raquo Campo giratorio

p

xfrpm

120

TxwPm )cos( phixUIP 731

100xn

nns

S

RS ()

rpm revoluciones por minutop polos del motorPm potencia mecaacutenica absorbida cargaT Parw velocidad angularP Potencia uacutetil eleacutectrica absorbidas Deslizamientons Velocidad de sincronismonr Velocidad del rotorRm rendimiento del motor

100xP

PmRm ()

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9

3 CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR TRANSFORMADOR

raquo El circuito equivalente de un motor se puede entender como un transformador

IM Corriente de Magnetizacioacuten

Corriente ldquoimaginariardquo que circula por el estator Responsable del flujo del motor

IR Corriente de Rotor

Corriente ldquorealrdquo que circula por el rotor generadora de par Aumenta con la carga del motor

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10

4 CORRIENTES EN UN MOTOR

raquo Controlando la tensioacuten aplicada en el estaacutetor (E1) se puede controlar la corriente de magnetizacioacuten (IM) y por tanto el flujo

raquo Con el aumento de la velocidad del motor el deslizamiento (S) disminuye y la frecuencia relativa tambieacuten Entonces el cosφR mejora la inductancia de peacuterdidas disminuye e Ir disminuye

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

22

2

2

)middot(

SXR

SEI

rr

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11

5 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD

raquo En el momento del arranque el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito Ir aumenta porque equivale a una corriente de cortocircuito

nr )xI10-7 ( I

raquo Con el aumento de la velocidad del rotor cosφR mejora y por tanto Ir decrece

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12

6 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

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13

7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA

raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma

raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada

sup2E T 1

1 arranque E T

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14

8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

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15

8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

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16

Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2

17

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1 Tipos de arranque tradicionales

2 Problemas del arranque de un motor

3 Conexioacuten arranque directo

4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo

5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo

6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo

7 Objetivos

SUMARIO ndash PARTE 2

18

1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES

raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas

raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas

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19

2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado

raquo Desventajas

Shocks mecaacutenicos

Deslizamiento en las correas

Stress en las trasmisiones

Sobrepresiones

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20

2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito

raquo Desventajas

Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad

Sobredimensionado de contactores

Caacutelculo de fusibles adecuados

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21

3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO

raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales

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22

4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado

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23

5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par

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24

5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble

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25

6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

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26

7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

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27

Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

28

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1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

29

1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

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30

2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

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31

2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

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33

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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35

Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

36

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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

37

1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

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40

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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41

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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42

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

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43

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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48

2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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49

3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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50

4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

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1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

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SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 3: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

3

Motores de induccioacutenPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO1

4

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Principios de funcionamiento de los motores de jaula de ardilla

2 Principios de control en los motores de induccioacuten

3 Circuito equivalente de un motor transformador

4 Corrientes en un motor

5 Relacioacuten corriente ndash velocidad

6 Relacioacuten corriente ndash velocidad Arranque directo

7 Reduccioacuten de la tensioacuten de entrada

8 Relacioacuten Par ndash Velocidad

SUMARIO ndash PARTE 1

5

1 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DE JAULA DE ARDILLA

raquo El motor de induccioacuten asiacutencrono o de jaula de ardilla estaacute formado por dos partes

raquo El estaacutetorraquo El rotor (fijado a un eje)

raquo Seccioacuten motor raquo Seccioacuten motor

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6

2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN

raquo El rotor se construye con barras cortocircuitadas por medio de anillos en los extremos formando la denominada jaula de ardilla

raquo Construccioacuten motor

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7

2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN

Conectaacutendolo a una fuente de alimentacioacuten trifaacutesica en el estaacutetor se genera un campo magneacutetico giratorio (flujo) Esto es debido a

raquo La disposicioacuten fiacutesica de los devanados del estaacutetor 3 bobinas separadas 120ordm fiacutesicosraquo La corriente en estos devanados estaacute desfasada 120ordm eleacutectricos

raquo Liacuteneas de flujo

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8

2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN

raquo Las liacuteneas de flujo (flechas) inducen unas corrientes en las barras del roacutetorraquo Cuando sobre un conductor por el que circula una corriente actuacutea un campo magneacutetico la resultante es una fuerza que origina el par y por tanto la rotacioacuten del rotor

CAMPO GIRATORIO

raquo Campo giratorio

p

xfrpm

120

TxwPm )cos( phixUIP 731

100xn

nns

S

RS ()

rpm revoluciones por minutop polos del motorPm potencia mecaacutenica absorbida cargaT Parw velocidad angularP Potencia uacutetil eleacutectrica absorbidas Deslizamientons Velocidad de sincronismonr Velocidad del rotorRm rendimiento del motor

100xP

PmRm ()

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

9

3 CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR TRANSFORMADOR

raquo El circuito equivalente de un motor se puede entender como un transformador

IM Corriente de Magnetizacioacuten

Corriente ldquoimaginariardquo que circula por el estator Responsable del flujo del motor

IR Corriente de Rotor

Corriente ldquorealrdquo que circula por el rotor generadora de par Aumenta con la carga del motor

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10

4 CORRIENTES EN UN MOTOR

raquo Controlando la tensioacuten aplicada en el estaacutetor (E1) se puede controlar la corriente de magnetizacioacuten (IM) y por tanto el flujo

raquo Con el aumento de la velocidad del motor el deslizamiento (S) disminuye y la frecuencia relativa tambieacuten Entonces el cosφR mejora la inductancia de peacuterdidas disminuye e Ir disminuye

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

22

2

2

)middot(

SXR

SEI

rr

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

11

5 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD

raquo En el momento del arranque el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito Ir aumenta porque equivale a una corriente de cortocircuito

nr )xI10-7 ( I

raquo Con el aumento de la velocidad del rotor cosφR mejora y por tanto Ir decrece

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12

6 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

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13

7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA

raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma

raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada

sup2E T 1

1 arranque E T

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14

8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

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15

8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

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16

Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2

17

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1 Tipos de arranque tradicionales

2 Problemas del arranque de un motor

3 Conexioacuten arranque directo

4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo

5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo

6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo

7 Objetivos

SUMARIO ndash PARTE 2

18

1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES

raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas

raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas

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19

2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado

raquo Desventajas

Shocks mecaacutenicos

Deslizamiento en las correas

Stress en las trasmisiones

Sobrepresiones

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20

2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito

raquo Desventajas

Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad

Sobredimensionado de contactores

Caacutelculo de fusibles adecuados

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21

3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO

raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales

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22

4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado

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23

5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par

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24

5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble

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25

6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

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26

7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

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27

Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

28

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1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

29

1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

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30

2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

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31

2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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32

3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

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33

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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34

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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35

Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

36

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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

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40

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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41

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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42

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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45

Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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48

2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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49

3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

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1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

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SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 4: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

4

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Principios de funcionamiento de los motores de jaula de ardilla

2 Principios de control en los motores de induccioacuten

3 Circuito equivalente de un motor transformador

4 Corrientes en un motor

5 Relacioacuten corriente ndash velocidad

6 Relacioacuten corriente ndash velocidad Arranque directo

7 Reduccioacuten de la tensioacuten de entrada

8 Relacioacuten Par ndash Velocidad

SUMARIO ndash PARTE 1

5

1 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DE JAULA DE ARDILLA

raquo El motor de induccioacuten asiacutencrono o de jaula de ardilla estaacute formado por dos partes

raquo El estaacutetorraquo El rotor (fijado a un eje)

raquo Seccioacuten motor raquo Seccioacuten motor

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6

2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN

raquo El rotor se construye con barras cortocircuitadas por medio de anillos en los extremos formando la denominada jaula de ardilla

raquo Construccioacuten motor

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7

2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN

Conectaacutendolo a una fuente de alimentacioacuten trifaacutesica en el estaacutetor se genera un campo magneacutetico giratorio (flujo) Esto es debido a

raquo La disposicioacuten fiacutesica de los devanados del estaacutetor 3 bobinas separadas 120ordm fiacutesicosraquo La corriente en estos devanados estaacute desfasada 120ordm eleacutectricos

raquo Liacuteneas de flujo

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8

2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN

raquo Las liacuteneas de flujo (flechas) inducen unas corrientes en las barras del roacutetorraquo Cuando sobre un conductor por el que circula una corriente actuacutea un campo magneacutetico la resultante es una fuerza que origina el par y por tanto la rotacioacuten del rotor

CAMPO GIRATORIO

raquo Campo giratorio

p

xfrpm

120

TxwPm )cos( phixUIP 731

100xn

nns

S

RS ()

rpm revoluciones por minutop polos del motorPm potencia mecaacutenica absorbida cargaT Parw velocidad angularP Potencia uacutetil eleacutectrica absorbidas Deslizamientons Velocidad de sincronismonr Velocidad del rotorRm rendimiento del motor

100xP

PmRm ()

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9

3 CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR TRANSFORMADOR

raquo El circuito equivalente de un motor se puede entender como un transformador

IM Corriente de Magnetizacioacuten

Corriente ldquoimaginariardquo que circula por el estator Responsable del flujo del motor

IR Corriente de Rotor

Corriente ldquorealrdquo que circula por el rotor generadora de par Aumenta con la carga del motor

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4 CORRIENTES EN UN MOTOR

raquo Controlando la tensioacuten aplicada en el estaacutetor (E1) se puede controlar la corriente de magnetizacioacuten (IM) y por tanto el flujo

raquo Con el aumento de la velocidad del motor el deslizamiento (S) disminuye y la frecuencia relativa tambieacuten Entonces el cosφR mejora la inductancia de peacuterdidas disminuye e Ir disminuye

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

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2

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)middot(

SXR

SEI

rr

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5 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD

raquo En el momento del arranque el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito Ir aumenta porque equivale a una corriente de cortocircuito

nr )xI10-7 ( I

raquo Con el aumento de la velocidad del rotor cosφR mejora y por tanto Ir decrece

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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6 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

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13

7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA

raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma

raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada

sup2E T 1

1 arranque E T

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14

8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

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15

8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

16

Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2

17

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Tipos de arranque tradicionales

2 Problemas del arranque de un motor

3 Conexioacuten arranque directo

4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo

5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo

6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo

7 Objetivos

SUMARIO ndash PARTE 2

18

1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES

raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas

raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas

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19

2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado

raquo Desventajas

Shocks mecaacutenicos

Deslizamiento en las correas

Stress en las trasmisiones

Sobrepresiones

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20

2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito

raquo Desventajas

Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad

Sobredimensionado de contactores

Caacutelculo de fusibles adecuados

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21

3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO

raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales

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22

4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado

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23

5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par

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24

5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble

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25

6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

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26

7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

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27

Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

28

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1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

29

1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

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30

2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

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31

2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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32

3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

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33

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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34

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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35

Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

36

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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

37

1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

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38

2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

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39

3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

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40

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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41

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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42

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

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43

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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44

5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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45

Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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48

2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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49

3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

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1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

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SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 5: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

5

1 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DE JAULA DE ARDILLA

raquo El motor de induccioacuten asiacutencrono o de jaula de ardilla estaacute formado por dos partes

raquo El estaacutetorraquo El rotor (fijado a un eje)

raquo Seccioacuten motor raquo Seccioacuten motor

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6

2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN

raquo El rotor se construye con barras cortocircuitadas por medio de anillos en los extremos formando la denominada jaula de ardilla

raquo Construccioacuten motor

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7

2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN

Conectaacutendolo a una fuente de alimentacioacuten trifaacutesica en el estaacutetor se genera un campo magneacutetico giratorio (flujo) Esto es debido a

raquo La disposicioacuten fiacutesica de los devanados del estaacutetor 3 bobinas separadas 120ordm fiacutesicosraquo La corriente en estos devanados estaacute desfasada 120ordm eleacutectricos

raquo Liacuteneas de flujo

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8

2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN

raquo Las liacuteneas de flujo (flechas) inducen unas corrientes en las barras del roacutetorraquo Cuando sobre un conductor por el que circula una corriente actuacutea un campo magneacutetico la resultante es una fuerza que origina el par y por tanto la rotacioacuten del rotor

CAMPO GIRATORIO

raquo Campo giratorio

p

xfrpm

120

TxwPm )cos( phixUIP 731

100xn

nns

S

RS ()

rpm revoluciones por minutop polos del motorPm potencia mecaacutenica absorbida cargaT Parw velocidad angularP Potencia uacutetil eleacutectrica absorbidas Deslizamientons Velocidad de sincronismonr Velocidad del rotorRm rendimiento del motor

100xP

PmRm ()

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9

3 CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR TRANSFORMADOR

raquo El circuito equivalente de un motor se puede entender como un transformador

IM Corriente de Magnetizacioacuten

Corriente ldquoimaginariardquo que circula por el estator Responsable del flujo del motor

IR Corriente de Rotor

Corriente ldquorealrdquo que circula por el rotor generadora de par Aumenta con la carga del motor

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10

4 CORRIENTES EN UN MOTOR

raquo Controlando la tensioacuten aplicada en el estaacutetor (E1) se puede controlar la corriente de magnetizacioacuten (IM) y por tanto el flujo

raquo Con el aumento de la velocidad del motor el deslizamiento (S) disminuye y la frecuencia relativa tambieacuten Entonces el cosφR mejora la inductancia de peacuterdidas disminuye e Ir disminuye

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

22

2

2

)middot(

SXR

SEI

rr

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11

5 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD

raquo En el momento del arranque el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito Ir aumenta porque equivale a una corriente de cortocircuito

nr )xI10-7 ( I

raquo Con el aumento de la velocidad del rotor cosφR mejora y por tanto Ir decrece

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6 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

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7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA

raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma

raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada

sup2E T 1

1 arranque E T

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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

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Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2

17

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Tipos de arranque tradicionales

2 Problemas del arranque de un motor

3 Conexioacuten arranque directo

4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo

5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo

6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo

7 Objetivos

SUMARIO ndash PARTE 2

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1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES

raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas

raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas

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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado

raquo Desventajas

Shocks mecaacutenicos

Deslizamiento en las correas

Stress en las trasmisiones

Sobrepresiones

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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito

raquo Desventajas

Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad

Sobredimensionado de contactores

Caacutelculo de fusibles adecuados

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21

3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO

raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales

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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado

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23

5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par

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24

5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble

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25

6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

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7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

28

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1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

29

1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

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30

2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

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33

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

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40

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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48

2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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49

3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

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1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

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SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 6: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

6

2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN

raquo El rotor se construye con barras cortocircuitadas por medio de anillos en los extremos formando la denominada jaula de ardilla

raquo Construccioacuten motor

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

7

2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN

Conectaacutendolo a una fuente de alimentacioacuten trifaacutesica en el estaacutetor se genera un campo magneacutetico giratorio (flujo) Esto es debido a

raquo La disposicioacuten fiacutesica de los devanados del estaacutetor 3 bobinas separadas 120ordm fiacutesicosraquo La corriente en estos devanados estaacute desfasada 120ordm eleacutectricos

raquo Liacuteneas de flujo

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8

2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN

raquo Las liacuteneas de flujo (flechas) inducen unas corrientes en las barras del roacutetorraquo Cuando sobre un conductor por el que circula una corriente actuacutea un campo magneacutetico la resultante es una fuerza que origina el par y por tanto la rotacioacuten del rotor

CAMPO GIRATORIO

raquo Campo giratorio

p

xfrpm

120

TxwPm )cos( phixUIP 731

100xn

nns

S

RS ()

rpm revoluciones por minutop polos del motorPm potencia mecaacutenica absorbida cargaT Parw velocidad angularP Potencia uacutetil eleacutectrica absorbidas Deslizamientons Velocidad de sincronismonr Velocidad del rotorRm rendimiento del motor

100xP

PmRm ()

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9

3 CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR TRANSFORMADOR

raquo El circuito equivalente de un motor se puede entender como un transformador

IM Corriente de Magnetizacioacuten

Corriente ldquoimaginariardquo que circula por el estator Responsable del flujo del motor

IR Corriente de Rotor

Corriente ldquorealrdquo que circula por el rotor generadora de par Aumenta con la carga del motor

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10

4 CORRIENTES EN UN MOTOR

raquo Controlando la tensioacuten aplicada en el estaacutetor (E1) se puede controlar la corriente de magnetizacioacuten (IM) y por tanto el flujo

raquo Con el aumento de la velocidad del motor el deslizamiento (S) disminuye y la frecuencia relativa tambieacuten Entonces el cosφR mejora la inductancia de peacuterdidas disminuye e Ir disminuye

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

22

2

2

)middot(

SXR

SEI

rr

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5 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD

raquo En el momento del arranque el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito Ir aumenta porque equivale a una corriente de cortocircuito

nr )xI10-7 ( I

raquo Con el aumento de la velocidad del rotor cosφR mejora y por tanto Ir decrece

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6 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

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7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA

raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma

raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada

sup2E T 1

1 arranque E T

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14

8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

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Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2

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1 Tipos de arranque tradicionales

2 Problemas del arranque de un motor

3 Conexioacuten arranque directo

4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo

5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo

6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo

7 Objetivos

SUMARIO ndash PARTE 2

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1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES

raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas

raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas

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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado

raquo Desventajas

Shocks mecaacutenicos

Deslizamiento en las correas

Stress en las trasmisiones

Sobrepresiones

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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito

raquo Desventajas

Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad

Sobredimensionado de contactores

Caacutelculo de fusibles adecuados

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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO

raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales

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22

4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble

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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

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7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

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1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

30

2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

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1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

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SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 7: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

7

2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN

Conectaacutendolo a una fuente de alimentacioacuten trifaacutesica en el estaacutetor se genera un campo magneacutetico giratorio (flujo) Esto es debido a

raquo La disposicioacuten fiacutesica de los devanados del estaacutetor 3 bobinas separadas 120ordm fiacutesicosraquo La corriente en estos devanados estaacute desfasada 120ordm eleacutectricos

raquo Liacuteneas de flujo

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8

2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN

raquo Las liacuteneas de flujo (flechas) inducen unas corrientes en las barras del roacutetorraquo Cuando sobre un conductor por el que circula una corriente actuacutea un campo magneacutetico la resultante es una fuerza que origina el par y por tanto la rotacioacuten del rotor

CAMPO GIRATORIO

raquo Campo giratorio

p

xfrpm

120

TxwPm )cos( phixUIP 731

100xn

nns

S

RS ()

rpm revoluciones por minutop polos del motorPm potencia mecaacutenica absorbida cargaT Parw velocidad angularP Potencia uacutetil eleacutectrica absorbidas Deslizamientons Velocidad de sincronismonr Velocidad del rotorRm rendimiento del motor

100xP

PmRm ()

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3 CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR TRANSFORMADOR

raquo El circuito equivalente de un motor se puede entender como un transformador

IM Corriente de Magnetizacioacuten

Corriente ldquoimaginariardquo que circula por el estator Responsable del flujo del motor

IR Corriente de Rotor

Corriente ldquorealrdquo que circula por el rotor generadora de par Aumenta con la carga del motor

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4 CORRIENTES EN UN MOTOR

raquo Controlando la tensioacuten aplicada en el estaacutetor (E1) se puede controlar la corriente de magnetizacioacuten (IM) y por tanto el flujo

raquo Con el aumento de la velocidad del motor el deslizamiento (S) disminuye y la frecuencia relativa tambieacuten Entonces el cosφR mejora la inductancia de peacuterdidas disminuye e Ir disminuye

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

22

2

2

)middot(

SXR

SEI

rr

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5 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD

raquo En el momento del arranque el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito Ir aumenta porque equivale a una corriente de cortocircuito

nr )xI10-7 ( I

raquo Con el aumento de la velocidad del rotor cosφR mejora y por tanto Ir decrece

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6 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

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7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA

raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma

raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada

sup2E T 1

1 arranque E T

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14

8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

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Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2

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1 Tipos de arranque tradicionales

2 Problemas del arranque de un motor

3 Conexioacuten arranque directo

4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo

5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo

6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo

7 Objetivos

SUMARIO ndash PARTE 2

18

1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES

raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas

raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas

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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado

raquo Desventajas

Shocks mecaacutenicos

Deslizamiento en las correas

Stress en las trasmisiones

Sobrepresiones

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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito

raquo Desventajas

Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad

Sobredimensionado de contactores

Caacutelculo de fusibles adecuados

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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO

raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales

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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble

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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

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7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

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33

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

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1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

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SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 8: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

8

2 PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIOacuteN

raquo Las liacuteneas de flujo (flechas) inducen unas corrientes en las barras del roacutetorraquo Cuando sobre un conductor por el que circula una corriente actuacutea un campo magneacutetico la resultante es una fuerza que origina el par y por tanto la rotacioacuten del rotor

CAMPO GIRATORIO

raquo Campo giratorio

p

xfrpm

120

TxwPm )cos( phixUIP 731

100xn

nns

S

RS ()

rpm revoluciones por minutop polos del motorPm potencia mecaacutenica absorbida cargaT Parw velocidad angularP Potencia uacutetil eleacutectrica absorbidas Deslizamientons Velocidad de sincronismonr Velocidad del rotorRm rendimiento del motor

100xP

PmRm ()

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3 CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR TRANSFORMADOR

raquo El circuito equivalente de un motor se puede entender como un transformador

IM Corriente de Magnetizacioacuten

Corriente ldquoimaginariardquo que circula por el estator Responsable del flujo del motor

IR Corriente de Rotor

Corriente ldquorealrdquo que circula por el rotor generadora de par Aumenta con la carga del motor

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4 CORRIENTES EN UN MOTOR

raquo Controlando la tensioacuten aplicada en el estaacutetor (E1) se puede controlar la corriente de magnetizacioacuten (IM) y por tanto el flujo

raquo Con el aumento de la velocidad del motor el deslizamiento (S) disminuye y la frecuencia relativa tambieacuten Entonces el cosφR mejora la inductancia de peacuterdidas disminuye e Ir disminuye

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

22

2

2

)middot(

SXR

SEI

rr

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5 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD

raquo En el momento del arranque el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito Ir aumenta porque equivale a una corriente de cortocircuito

nr )xI10-7 ( I

raquo Con el aumento de la velocidad del rotor cosφR mejora y por tanto Ir decrece

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6 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

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7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA

raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma

raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada

sup2E T 1

1 arranque E T

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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

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Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2

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1 Tipos de arranque tradicionales

2 Problemas del arranque de un motor

3 Conexioacuten arranque directo

4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo

5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo

6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo

7 Objetivos

SUMARIO ndash PARTE 2

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1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES

raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas

raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas

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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado

raquo Desventajas

Shocks mecaacutenicos

Deslizamiento en las correas

Stress en las trasmisiones

Sobrepresiones

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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito

raquo Desventajas

Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad

Sobredimensionado de contactores

Caacutelculo de fusibles adecuados

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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO

raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales

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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble

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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

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7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

40

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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41

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

45

Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

46

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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48

2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

49

3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

50

4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

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SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 9: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

9

3 CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR TRANSFORMADOR

raquo El circuito equivalente de un motor se puede entender como un transformador

IM Corriente de Magnetizacioacuten

Corriente ldquoimaginariardquo que circula por el estator Responsable del flujo del motor

IR Corriente de Rotor

Corriente ldquorealrdquo que circula por el rotor generadora de par Aumenta con la carga del motor

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10

4 CORRIENTES EN UN MOTOR

raquo Controlando la tensioacuten aplicada en el estaacutetor (E1) se puede controlar la corriente de magnetizacioacuten (IM) y por tanto el flujo

raquo Con el aumento de la velocidad del motor el deslizamiento (S) disminuye y la frecuencia relativa tambieacuten Entonces el cosφR mejora la inductancia de peacuterdidas disminuye e Ir disminuye

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

22

2

2

)middot(

SXR

SEI

rr

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

11

5 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD

raquo En el momento del arranque el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito Ir aumenta porque equivale a una corriente de cortocircuito

nr )xI10-7 ( I

raquo Con el aumento de la velocidad del rotor cosφR mejora y por tanto Ir decrece

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12

6 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

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13

7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA

raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma

raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada

sup2E T 1

1 arranque E T

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14

8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

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15

8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

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16

Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2

17

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1 Tipos de arranque tradicionales

2 Problemas del arranque de un motor

3 Conexioacuten arranque directo

4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo

5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo

6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo

7 Objetivos

SUMARIO ndash PARTE 2

18

1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES

raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas

raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas

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19

2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado

raquo Desventajas

Shocks mecaacutenicos

Deslizamiento en las correas

Stress en las trasmisiones

Sobrepresiones

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20

2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito

raquo Desventajas

Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad

Sobredimensionado de contactores

Caacutelculo de fusibles adecuados

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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO

raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales

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22

4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado

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23

5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par

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24

5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble

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25

6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

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26

7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

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27

Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

29

1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

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30

2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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35

Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

36

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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

37

1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

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43

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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50

4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 10: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

10

4 CORRIENTES EN UN MOTOR

raquo Controlando la tensioacuten aplicada en el estaacutetor (E1) se puede controlar la corriente de magnetizacioacuten (IM) y por tanto el flujo

raquo Con el aumento de la velocidad del motor el deslizamiento (S) disminuye y la frecuencia relativa tambieacuten Entonces el cosφR mejora la inductancia de peacuterdidas disminuye e Ir disminuye

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

22

2

2

)middot(

SXR

SEI

rr

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

11

5 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD

raquo En el momento del arranque el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito Ir aumenta porque equivale a una corriente de cortocircuito

nr )xI10-7 ( I

raquo Con el aumento de la velocidad del rotor cosφR mejora y por tanto Ir decrece

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12

6 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

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13

7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA

raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma

raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada

sup2E T 1

1 arranque E T

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14

8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

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16

Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2

17

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1 Tipos de arranque tradicionales

2 Problemas del arranque de un motor

3 Conexioacuten arranque directo

4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo

5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo

6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo

7 Objetivos

SUMARIO ndash PARTE 2

18

1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES

raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas

raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas

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19

2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado

raquo Desventajas

Shocks mecaacutenicos

Deslizamiento en las correas

Stress en las trasmisiones

Sobrepresiones

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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito

raquo Desventajas

Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad

Sobredimensionado de contactores

Caacutelculo de fusibles adecuados

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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO

raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales

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22

4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble

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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

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7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

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1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

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SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 11: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

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5 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD

raquo En el momento del arranque el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito Ir aumenta porque equivale a una corriente de cortocircuito

nr )xI10-7 ( I

raquo Con el aumento de la velocidad del rotor cosφR mejora y por tanto Ir decrece

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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6 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA

raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma

raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada

sup2E T 1

1 arranque E T

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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Tipos de arranque tradicionales

2 Problemas del arranque de un motor

3 Conexioacuten arranque directo

4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo

5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo

6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo

7 Objetivos

SUMARIO ndash PARTE 2

18

1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES

raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas

raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas

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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado

raquo Desventajas

Shocks mecaacutenicos

Deslizamiento en las correas

Stress en las trasmisiones

Sobrepresiones

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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito

raquo Desventajas

Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad

Sobredimensionado de contactores

Caacutelculo de fusibles adecuados

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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO

raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales

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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble

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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

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7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

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1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

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SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

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2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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6 RELACIOacuteN CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

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7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA

raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma

raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada

sup2E T 1

1 arranque E T

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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

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Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Tipos de arranque tradicionales

2 Problemas del arranque de un motor

3 Conexioacuten arranque directo

4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo

5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo

6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo

7 Objetivos

SUMARIO ndash PARTE 2

18

1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES

raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas

raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas

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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado

raquo Desventajas

Shocks mecaacutenicos

Deslizamiento en las correas

Stress en las trasmisiones

Sobrepresiones

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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito

raquo Desventajas

Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad

Sobredimensionado de contactores

Caacutelculo de fusibles adecuados

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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO

raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales

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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble

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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

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7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

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1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

30

2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

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1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

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SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 13: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

13

7 REDUCCIOacuteN DE LA TENSIOacuteN DE ENTRADA

raquo Se puede demostrar queraquo Si la tensioacuten de entrada (E1) variacutea entonces el par (T) variacutea con el cuadrado de la misma

raquo En el arranque el par es proporcional a la tensioacuten de entrada

sup2E T 1

1 arranque E T

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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

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8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

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Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2

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1 Tipos de arranque tradicionales

2 Problemas del arranque de un motor

3 Conexioacuten arranque directo

4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo

5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo

6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo

7 Objetivos

SUMARIO ndash PARTE 2

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1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES

raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas

raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas

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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado

raquo Desventajas

Shocks mecaacutenicos

Deslizamiento en las correas

Stress en las trasmisiones

Sobrepresiones

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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito

raquo Desventajas

Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad

Sobredimensionado de contactores

Caacutelculo de fusibles adecuados

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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO

raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales

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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble

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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

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7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

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1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

44

5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

45

Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

46

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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48

2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

49

3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

50

4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 14: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

14

8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

15

8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

16

Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2

17

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Tipos de arranque tradicionales

2 Problemas del arranque de un motor

3 Conexioacuten arranque directo

4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo

5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo

6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo

7 Objetivos

SUMARIO ndash PARTE 2

18

1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES

raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas

raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas

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19

2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado

raquo Desventajas

Shocks mecaacutenicos

Deslizamiento en las correas

Stress en las trasmisiones

Sobrepresiones

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20

2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito

raquo Desventajas

Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad

Sobredimensionado de contactores

Caacutelculo de fusibles adecuados

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21

3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO

raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales

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22

4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado

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23

5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par

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24

5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble

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25

6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

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26

7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

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27

Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

28

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

29

1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

30

2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

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33

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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35

Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

37

1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

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40

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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41

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

42

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

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SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 15: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

15

8 RELACIOacuteN PAR ndash VELOCIDAD

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

16

Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2

17

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Tipos de arranque tradicionales

2 Problemas del arranque de un motor

3 Conexioacuten arranque directo

4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo

5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo

6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo

7 Objetivos

SUMARIO ndash PARTE 2

18

1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES

raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas

raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

19

2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado

raquo Desventajas

Shocks mecaacutenicos

Deslizamiento en las correas

Stress en las trasmisiones

Sobrepresiones

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

20

2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito

raquo Desventajas

Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad

Sobredimensionado de contactores

Caacutelculo de fusibles adecuados

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

21

3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO

raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

22

4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

23

5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

24

5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

25

6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

26

7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

27

Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

28

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

29

1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

30

2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

31

2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

32

3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

33

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

34

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

35

Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

36

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

37

1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

38

2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

39

3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

40

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

41

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

42

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

43

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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45

Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

46

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

48

2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

49

3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

50

4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

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16

Tipos de ArranquesPROBLEMAS Y OBJETIVOS2

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Tipos de arranque tradicionales

2 Problemas del arranque de un motor

3 Conexioacuten arranque directo

4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo

5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo

6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo

7 Objetivos

SUMARIO ndash PARTE 2

18

1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES

raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas

raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

19

2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado

raquo Desventajas

Shocks mecaacutenicos

Deslizamiento en las correas

Stress en las trasmisiones

Sobrepresiones

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

20

2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito

raquo Desventajas

Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad

Sobredimensionado de contactores

Caacutelculo de fusibles adecuados

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

21

3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO

raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

22

4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

23

5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

24

5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

25

6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

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7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

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27

Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

28

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

29

1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

30

2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

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33

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

34

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

35

Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

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1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

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SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 17: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

17

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Tipos de arranque tradicionales

2 Problemas del arranque de un motor

3 Conexioacuten arranque directo

4 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque directo

5 Conexioacuten arranque estrella ndash triaacutengulo

6 Caracteriacutestica corriente ndash velocidad Arranque estrella ndash triaacutengulo

7 Objetivos

SUMARIO ndash PARTE 2

18

1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES

raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas

raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas

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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado

raquo Desventajas

Shocks mecaacutenicos

Deslizamiento en las correas

Stress en las trasmisiones

Sobrepresiones

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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito

raquo Desventajas

Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad

Sobredimensionado de contactores

Caacutelculo de fusibles adecuados

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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO

raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales

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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble

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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

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7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

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1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

43

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

44

5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

45

Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

46

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

50

4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 18: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

18

1 TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES

raquo Existen distintos tipos de arranque para un motorraquo Arranque directoraquo Arranque estrella triaacutenguloraquo Arranque con resistencias estatoacutericas

raquo Baacutesicamente todos ellos presentan ciertos problemas

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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado

raquo Desventajas

Shocks mecaacutenicos

Deslizamiento en las correas

Stress en las trasmisiones

Sobrepresiones

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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito

raquo Desventajas

Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad

Sobredimensionado de contactores

Caacutelculo de fusibles adecuados

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3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO

raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales

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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble

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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

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7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

43

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

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2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 19: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

19

2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo EXCESO DE PAR APLICADO Aunque el par resistente inicial sea bajo durante el arranque directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta Es baacutesicamente un arranque incontrolado

raquo Desventajas

Shocks mecaacutenicos

Deslizamiento en las correas

Stress en las trasmisiones

Sobrepresiones

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

20

2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito

raquo Desventajas

Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad

Sobredimensionado de contactores

Caacutelculo de fusibles adecuados

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

21

3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO

raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

22

4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

23

5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

24

5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

25

6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

26

7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

27

Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

28

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

29

1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

30

2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

31

2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

32

3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

33

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

34

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

35

Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

36

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

37

1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

38

2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

39

3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

40

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

41

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

42

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

43

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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45

Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

46

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

48

2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

49

3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

50

4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

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2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

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2 PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR

raquo ENORME SOBRECORRIENTE La corriente tiacutepica en el momento del arranque es entre 7 y 10 veces la corriente nominal Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es maacuteximo y el motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito

raquo Desventajas

Caiacutedas bruscas de tensioacuten en liacuteneas de poca capacidad

Sobredimensionado de contactores

Caacutelculo de fusibles adecuados

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

21

3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO

raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

22

4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

23

5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

25

6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

26

7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

27

Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

29

1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

33

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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34

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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35

Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

36

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

37

1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

38

2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

40

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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41

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

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43

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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45

Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

46

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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48

2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

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1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

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SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 21: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

21

3 CONEXIOacuteN ARRANQUE DIRECTO

raquo FINALIDAD El motor funciona desde el momento de conexioacuten a sus valores nominales

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4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble

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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

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7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

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1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

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raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

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1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

50

4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 22: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

22

4 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE DIRECTO

raquo RESULTADO Elevada corriente de arranque Arranque incontrolado

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

23

5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

24

5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

25

6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

26

7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

27

Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

28

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

29

1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

30

2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

33

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

35

Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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41

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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48

2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

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1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo FINALIDAD Reducir la intensidad de fase de arranque aunque sea a costa de reducir el par

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5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble

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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

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7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

30

2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

33

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

35

Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

40

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

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1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

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SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 24: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

24

5 CONEXIOacuteN ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo MOTOR Es necesario que el motor tenga los bobinados del estaacutetor accesibles y configurados para un cableado doble

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6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

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7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

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1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

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1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

50

4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 25: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

25

6 CARACTERIacuteSTICA CORRIENTE ndash VELOCIDAD ARRANQUE ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo RESULTADO Sobrecorrientes en la reconexioacuten Peacuterdida de alimentacioacuten Arranque incontrolado

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

26

7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

27

Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

28

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

29

1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

30

2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

33

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

34

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

35

Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

37

1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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41

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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48

2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

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1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

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SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

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2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

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OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

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7 OBJETIVOS

raquo ARRANQUE MECAacuteNICO PERFECTO Vencer el par inicial paulatinamente

raquo CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR Para controlar la aceleracioacuten del motor

raquo CONTROL DEL PARO Decelerar de forma controlada

raquo MANTENIMIENTO Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones

raquo LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE Para no afectar a la red de suministro

raquo SANCIONES Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada Se puede conseguir ahorro en las facturas

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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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35

Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

36

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

37

1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

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1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

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SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 27: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

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Arrancadores estaacuteticos de Power ElectronicsPRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO3

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1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

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raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

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raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

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1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 28: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

28

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Arrancadores estaacuteticos de Power Electronics

2 Principios de los Arrancadores Estaacuteticos

3 Meacutetodo de arranque Rampa de Tensioacuten

4 Meacutetodo de arranque Corriente constante

SUMARIO ndash PARTE 3

29

1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

30

2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

31

2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

32

3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

33

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

34

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

37

1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

41

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

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OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

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1 ARRANCADORES ESTAacuteTICOS DE POWER ELECTROacuteNICS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

33

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

34

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

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1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

44

5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

45

Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

46

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

48

2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

49

3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

50

4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 30: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

30

2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo El principio de los arrancadores estaacuteticos es el denominado CONTROL DE FASE

raquo Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensioacuten eficaz aplicada a la carga

raquo Con la conexioacuten en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar semiciclos positivos y negativos

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

31

2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

33

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

37

1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

38

2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

40

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

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1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

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1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

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SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

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2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

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31

2 PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTAacuteTICOS

raquo Conexioacuten de tiristores en antiparalelo

raquo Tensioacuten eficaz aplicada a la carga

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

33

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

34

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

35

Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

36

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

37

1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

38

2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

39

3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

40

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

41

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

42

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

43

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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44

5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

45

Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

46

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

48

2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

49

3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

50

4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 32: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

32

3 MEacuteTODO DE ARRANQUE RAMPA DE TENSIOacuteN

raquo La rampa de tensioacuten es un meacutetodo de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensioacuten aplicada al motor

No existe desconexioacuten de alimentacioacuten El nivel de tensioacuten inicial es ajustable Se puede ajustar el tiempo Tambieacuten se puede controlar la parada del motor

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

33

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

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1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

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1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 33: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

33

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

34

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

35

Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

36

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

37

1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

38

2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

39

3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

40

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

41

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

42

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

43

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

44

5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

45

Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

46

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

48

2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

49

3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

50

4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

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2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

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34

4 MEacuteTODO DE ARRANQUE CORRIENTE CONSTANTE

raquo La corriente se fija a un valor determinado en funcioacuten de la aplicacioacuten por ejemplo (Ia=3xIn) Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor En este punto el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya Para ello va incrementando la tensioacuten de modo que se pasa de una curva a otra manteniendo la corriente constante durante el arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

37

1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

38

2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 35: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

35

Arranque de motoresCOMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE

4

36

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

37

1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

38

2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

39

3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

40

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

41

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

42

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

43

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

44

5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

45

Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

46

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

48

2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

49

3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

50

4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

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36

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Comparacioacuten distintas formas de arranque Datos

2 Comparacioacuten distintas formas de arranque Ventajas

3 Comparacioacuten distintas formas de arranque Inconvenientes

4 Comparacioacuten protecciones

5 Ventajas adicionales

SUMARIO ndash PARTE 4

37

1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

38

2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

39

3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

40

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

41

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

42

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

43

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

44

5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

48

2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

50

4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 37: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

37

1 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DATOS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

38

2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

39

3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

40

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

41

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

42

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

43

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

44

5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

45

Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

46

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

48

2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

49

3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

50

4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

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2 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE VENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

40

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

42

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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49

3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

50

4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 39: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

39

3 COMPARACIOacuteN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE DESVENTAJAS

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

40

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

41

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

42

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

43

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

44

5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

45

Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

46

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

48

2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

49

3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

50

4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 40: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo FALTA DE FASESe controla si una o varias fases de entrada no suministran tensioacuten al arrancador para parar

raquo FALTA DE FASENo se puede controlar Problemas de estabilidad y para generar par El motor se quema si la proteccioacuten no estaacute bien disentildeada

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SECUENCIA DE FASES Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T) para que el motor gire seguacuten las agujas del reloj estaacute o no cambiada

raquo SECUENCIA DE FASES Si estaacute cambiada el motor gira en sentido contrario Peligro para la aplicacioacuten Sucede despueacutes de operaciones de mantenimiento por error en contactor

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASES Se controla si hay un desequilibrio en el consumo de corriente entre fases mayor al 40

raquo DESEQUILIBRIO ENTRE FASESNo se puede controlar Si se trabaja con corrientes asimeacutetricas se producen vibraciones y con el tiempo problemas mecaacutenicos

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

42

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 41: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

41

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBRECARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente excesivo Durante el arranque puede ser debido a un problema mecaacutenico En reacutegimen nominal puede ser por problemas de ajustes o por variaciones en la carga Existe un aviso para esta sentildeal que permite ser muy preciso en el ajuste

raquo SOBRECARGA MOTORNo se detecta un consumo de corriente excesivo El ajuste es muy impreciso A medio largo plazo se acaba dantildeando

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SUBCARGA MOTORSe ha detectado un consumo de corriente inferior al ajustado Estaacute pensado para proteger la aplicacioacuten (Por ejemplo bombas sumergidas)

raquo SUBCARGA MOTORNo se puede detectar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

42

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

43

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

44

5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

45

Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

46

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

48

2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

49

3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo SOBREINTENSIDADLa corriente que ha circulado por el arrancador el 6 veces la intensidad nominal del equipo El rotor puede estar bloqueado Existe informacioacuten del momento del fallo arranque reacutegimen nominal o deceleracioacuten Raacutepida actuacioacuten

raquo SOBREINTENSIDADExiste proteccioacuten contra sobrecorriente pero no existe informacioacuten del momento en el que se produce Reintentos de arranque y problemas para el motor

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Sobretemperatura del motor

raquo SOBRETEMPERATURA PTC MOTORDisparo por PTC del motor Para detectar esto se necesita un hardware adicional lo que incrementa el costo

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 43: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

43

4 COMPARACIOacuteN PROTECCIONES

raquo CORRIENTE DE SHEARPINLa corriente del motor ha alcanzado el valor mayor ajustado en reacutegimen nominal El rotor puede estar bloqueado mecaacutenicamente o puede haber un fallo mecaacutenico Protege la mecaacutenica delicada

raquo CORRIENTE DE SHEARPINNo existe

ARRANCADOR ESTRELLA ndash TRIAacuteNGULO

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red elevado Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros

raquo ALTA TENSIOacuteN DE ENTRADASi la tensioacuten de red es elevada puede trabajar pero si la situacioacuten permanece habraacute una peacuterdida de aislamiento

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo Verificar las tensiones de liacutenea y los paraacutemetros Ofrece un servicio al entrono de proteccioacuten adicional proteccioacuten de armarios de mando

raquo BAJA TENSIOacuteN DE ENTRADAVoltaje de red bajo La corriente se incrementa Si las protecciones no estaacuten bien disentildeadas el motor se puede quemar

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

44

5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

45

Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

46

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

48

2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

49

3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

50

4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

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OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

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5 VENTAJAS ADICIONALES

raquo TARJETA DE CONTROL UacuteNICA PARA TODAS LAS POTENCIASbull Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la revisioacuten del equipo

raquo ANALIZADOR DE RED INCORPORADObull Voltios amperios coseno de phi frecuencia potencia activa reactiva y energiacutea eleacutectrica

raquo CONTROL DINAacuteMICO DE PARbull Garantiza una alimentacioacuten justa de tensioacuten durante toda la rampa de aceleracioacuten consiguiendo suministrar exactamente el par que demanda la carga y optimizando la corriente de arranque

raquo FIABILIDADbull Tarjeta de control con imprimacioacuten especiacutefica para soportar ambientes adversos (gases humedad etc)bull Etapa de potencia compuesta por tiristores que soportan tensiones nominales de 500Vac raquo Tarjeta de control uacutenica

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

46

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

50

4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

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Anaacutelisis praacutecticoCASO REAL5

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1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

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1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

Page 46: ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO

46

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Anaacutelisis con par resistente del 15

2 Anaacutelisis con par resistente del 25

3 Anaacutelisis con par resistente del 35

4 Resumen del anaacutelisis comparativo

5 Tensioacuten en una bobina del motor

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 5

47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

48

2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

49

3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

50

4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

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47

1 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15

raquo DATOSPar resistente = 15 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 60 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 13 a 4 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 2 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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50

4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

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2 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25

raquo DATOSPar resistente = 25 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 20 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 16 a 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 25 seg llega el final del arranque

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3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

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51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

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52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

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49

3 ANAacuteLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35

raquo DATOSPar resistente = 35 del Par nominal

raquo Medida de sentildeales

raquo ESTRELLA-TRIAacuteNGULO Tiempo de conmutacioacuten 3seg Velocidad Se mantiene casi constante en un 16 y en la conmutacioacuten cambia bruscamente Corriente aumento brusco de 15 a casi 5 veces la In

raquo ARRANCADOR Tiempo limitacioacuten corriente 1seg Velocidad Aumenta progresivamente hasta el 100 sin cambiar bruscamente Corriente Controlada por la limitacioacuten de 3 veces la In Aproximadamente en 3 seg llega el final del arranque

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

50

4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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4 RESUMEN DEL ANAacuteLISIS COMPARATIVO

raquo Medida de sentildeales

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

51

5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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5 TENSIOacuteN EN UNA BOBINA DEL MOTOR

raquo OBJETIVOSVer tensiones en el momento del cambio de estrella a triaacutengulo

raquo Medida de sentildeales

raquo RESULTADO Momento de conmutacioacuten Transitorio de 1700V pico a pico 40ms despueacutes Transitorio de 1400V pico a pico

raquo CONCLUSIOacuteN Primer transitorio debido a rebotes mecaacutenicos del contactor Segundo transitorio debido a que la tensioacuten del motor estaacute en contra fase con la de la red

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

52

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

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1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

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SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

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2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

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3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

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53

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada raquo Configuracioacuten contactor de liacutenea

raquo Conexioacuten bypass raquo Conexioacuten reactiva

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

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OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

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54

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez de equipo una sola tarjeta electroacutenica y circuito de potenciaraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque eliminar golpe de ariete en parada puerto de comunicacioacuten hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

55

VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

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VARIADORES DE VELOCIDAD6

56

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

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Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

1 Estructura de un variador

2 Arquitectura ideal de un variador

3 Filtros de RFI

4 Filtros dVdt

5 Par variable y par constante

6 Instalaciones recomendadas

7 Recomendaciones

SUMARIO ndash PARTE 6

57

1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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1 ESTRUCTURA DE UN VARIADOR

iquestQUEacute PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

SM Lf

EI

middotmiddotmiddot21

IM= Corriente magnetizante genera campo magneacuteticoE1 = Tensioacuten de Alimentacioacutenf = Frecuencia de AlimentacioacutenLS = Inductancia bobinas del Estaacutetor

58

2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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2 ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR

USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIOacuteN DE ARMOacuteNICOS

raquo Electroacutenica de Potencia para serie SD700 90A ndash 170A

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

59

3 FILTROS DE RFI

FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

60

4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Gracias por su atencioacuten

PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

RealizacioacutenPilar Navarro

OrganizacioacutenDepartamento de Teacutecnico

wwwpower-electronicscomcopy2006 Power Electronics Espantildea SL

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FOCOS DE EMISIOacuteN DE RFI EN UN VARIADOR

raquo Las RFI pueden ser RADIADAS o CONDUCIDASraquo La conduccioacuten se puede realizar a traveacutes de los CABLES del MOTOR a traveacutes de los CABLES de alimentacioacuten y por la tierra

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4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

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4 FILTROS dVdt

LONGITUD DE CABLES

raquo 40 metros de cable apantallado

raquo 150 metros de cable apantallado

Vcc = Ve 141 = 380 141 = 534= 500 141 = 720= 690 141 = 9729

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

61

5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

Arrancadores y Variadores de FrecuenciaCONTROL DE MOTOR CA TRIFAacuteSICO DE INDUCCIOacuteN ASIacuteNCRONO

63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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5 PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE

POTENCIA A PAR

CONSTANTE

POTENCIA A PAR

VARIABLEPVP

MODELO A 11 15 100

MODELO B 15 185 115

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Par resistente requerido

Par continuo

PA

R

Aacuterea de funcionamiento intermitente

Aacuterea de funcionamiento continuo

Pico de par disponible

Par resistente requerido

PA

R

Pico de par disponible Aacuterea de funcionamiento

intermitenteAacuterea de funcionamiento continuo

Par continuo

Velocidad

Carga potencia constante Carga potencia constante El par demandado por la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye Potencia constante (molinos tornos)Carga a par constante Carga a par constante Par constante a cualquier velocidad (cintas transportadoras gruacuteas prensas de imprenta hellip etc) Carga a par variable Carga a par variable El par demandado a baja velocidad es muy bajo y aumenta cuadraacuteticamente en funcioacuten de la velocidad

62

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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Gracias por su atencioacuten

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo CONTROL

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63

6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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raquo Seguacuten REBT la proteccioacuten magnetoteacutermica y los conductores se sobredimensionaraacuten en un 25 superior a la nominal por ser carga receptora motorraquo La proteccioacuten diferencial seraacute especiacutefica para trabajar con variador discriminando las corrientes portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra

64

7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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6 INSTALACIONES RECOMENDADAS

raquo POTENCIA

raquo Configuracioacuten recomendada

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7 RECOMENDACIONES

raquo CONSERVACIOacuteN

raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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raquo Mantener limpio el canal de ventilacioacutenraquo Realizar cada 6 meses 1 antildeo dependiendo de la instalacioacuten reapriete en cables de potencia y control

raquo ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIOacuteN

raquo Sencillez y accesibilidad uacutenica tarjeta de control para toda la gama de potenciasraquo Robustez electroacutenica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de potencia que soporte el mayor voltaje posibleraquo Algoritmos de control y prestaciones (protecciones analizador de red optimizacioacuten corriente de arranque puerto de comunicacioacuten puerto fibra oacuteptica puerto USB display graacutefico con posibilidad de conexioacuten GSM remota hellip)raquo Temperatura maacutexima de funcionamiento cuanto maacutes alta mejorraquo Servicio postventa y atencioacuten al cliente

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PresentacioacutenARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIAControl de Motor CA Trifaacutesico de Induccioacuten Asiacutencrono

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