C CO ON NT TE EN NI I D DO O I NTRODUCCI N OBJETI VOS UNI DAD II nt roduccin a Mot ores Elct ricos DC y AC ............................................. 1 UNI DAD I IVariador de Velocidad de Mot or DC ........................................................ 39 UNI DAD I I IVariadores de Velocidad de Mot or AC ..................................................... 75 UNI DAD I V I nst alacin y Mant enimient o .................................................................. 103 UNI DAD V Aplicaciones ......................................................................................... 129 ANEXOS VARI ADORES DE VELOCI DAD DE MOTORES Li ma Per 2010 TECSUP I nt roduccin General Coneldescubrimient odelageneracindeenergaelct ricaalt ernaysupost erior dist ribucinaescalaindust rial(Tesla-1887),set uvolaoport unidaddeaccederauna fuent edeenergabarat a,eficient eymenoscont aminant esquelasut ilizadashast aese moment o.Est odiolugaraldesarrollodelasmquinaselct ricasquepermit ieronla t ransformacindeenergaelct ricaaenergamecnicaencualquierlugaryconla pot encianecesariaparamovergrandesmaquinarias,conlocualsedioinicioalagran revolucin indust rial. Enunprincipiolasmquinaselct ricasseusabanavelocidadconst ant ey,sila aplicacinalprocesoproduct ivorequeradelavelocidadvariable,est aselograba mediant eelusoadicionaldepoleasyembraguesmecnicosopormediodeot ras mquinaselct ricasdesarrolladasparat alcaso(Ward-Leonard).Graciasal descubrimient odelossemiconduct oresyelpost eriordesarrollodelaElect rnicade Pot encia,elcont roldevelocidaddelosmot oreselct ricossehizocadavezms eficient e y preciso, permit iendo mej orar la calidad de los product os y servicios. Losvariadoresdevelocidadsonequiposelect rnicosqueaj ust anlavelocidaddelej e deunmot orelct ricoalvalordevelocidadseleccionadoporunoperadoroporun disposit ivoaut omt ico(ot rovariador,cont roladoresdeproceso,cont roladores programables, et c.). Laprecisinenelmant enimient odelavelocidadpuedellegarhast at oleranciasde 0,1%, a pesar de variaciones en la carga. Enlaact ualidad,debidoalconst ant ecambioenlat ecnologadecont roldelos variadores,sehacenecesariolapermanent ecapacit acindelosoperadoresypersonal endichot ipodequipos.Amododeej emplosepuedenmencionarlacapacidadde aut o-sint ona y comunicacinenred quet ienenlosmodernosvariadoresde velocidad. Obj et ivos Generales Proporcionaralest udiant elosfundament osycrit eriosnecesariosparapoderpart icipar eficient ement eenlaconfiguracin,inst alacinypuest aenmarchadelosequipos variadores de velocidad para mot ores DC y AC. UNI DAD I I nt roduccin a mot ores elct ricos DC y AC TECSUP ndice ndice Uni dad I : I nt r oducci n a mot or es el ct r i cos DC y AC 1.I nt roduccin ................................................................................................... 02.Obj et ivos ........................................................................................................ 03.Cont enido de la unidad I .................................................................................. 03.1.Fundament os ................................................................................................. 03.1.1.Campos magnt icos ...................................................................... 03.1.2.I nduccin de movimient o .............................................................. 33.1.3.Movimient o de rot acin en el mot or dc .......................................... 63.1.4.Caract erst icas del mot or dc shunt ................................................. 73.1.5.Movimient o de rot acin en el mot or ac ........................................... 93.1.6.Caract erst icas del mot or de induccin ac ..................................... 123.2.Fundament os de mecnica ............................................................................ 143.2.1.Principios bsicos de mecnica .................................................... 143.2.2.Perfiles de carga ......................................................................... 183.2.3.Frmulas mecnicas ..................................................................... 213.2.4.Frmulas elct ricas ..................................................................... 274.Ej emplos ...................................................................................................... 305.Resumen ...................................................................................................... 32 Anexo I TECSUP ndice U UN NI I D DA AD D I I I NTRODUCCI N A MOTORES ELCTRI COS DC Y AC 1.I NTRODUCCI N Losmot oreselct ricossonlasmquinasquemuevenlaindust riapuessirven comomediosdet ransformacindeenergaelct ricaaenergamecnica.Porlo t ant o,esindispensableconocerycomprenderlasprincipalesrelacionesque exist enent relosparmet roselct ricosymecnicosdedichasmquinaspara darles una adecuada operacin y mant enimient o. 2.OBJETI VOS Elobj et ivodeest aunidadesident ificarlosprincipalesparmet roselct ricosy mecnicosquedet erminanlascaract erst icasdefuncionamient oyoperacinde losmot oreselct ricosDCyAC,quenosservirnluegocomoconcept osbsicos para la comprensin de los t emas que t rat aremos durant e el curso. 3.CONTENI DO DE LA UNI DAD I 3.1.FUNDAMENTOS Lafabricacindeimanesart ificialespormediodelpasodecorrient e elct rica at ravsdelarrollamient odebobinasdealambredecobresobreunncleo demet alpermeablealfluj omagnt ico,eslabasefundament alqueha permit ido el desarrollo de los mot ores elct ricos. 3.1.1.CAMPOS MAGNTI COS Enlafigura1semuest ranalgunosimanesart ificialesdeusomuy difundido.Seobservaquet ienendospolosdenominadosnort e(N) ysur(S).Act ansobreot rosmat erialesmagnt icosej erciendo fuerzasdeat raccinorepulsin,sinquehayadepormedio cont act o fsico. Fi gur a 1 Enlafigura2podemosverlaslneasdecampomagnt icosaliendo delpolonort eyret ornandoporelpolosur.Seobservaquedicho campot ienelacapacidaddepropagarseporelaireyej ercersu influenciasobrecualquiermat erialpermeablemagnt icament e (acero, hierro, ot ro imn, et c.). Fi gur a 2 Enlafigura3semuest ranlasfuerzasdeat raccin(polosdiferent es seat raen)yrepulsin(polosigualesderechazan)queseej ercen ent redosimanesdependiendodelaposicindesuspolos.El t rmino airgap significa brechadeaire t raducidoalespaol comercial,perolat raduccint cnicaesconocidocomo ent re-hierro . Fi gur a 3 Lafigura4nosmuest ralageneracindeuncampomagnt ico concnt ricoalalambreconduct orporelcualfluyecorrient e cont inua.Elsent idodelcampomagnt icosedet erminapormedio dela regladelamanoizquierda .Siapunt amosconel dedo pulgar enelsent idodeloselect rones,losdedosrest ant esnosindicanla direccin del campo magnt ico. TECSUP ndice Fi gur a 4 Enelcasodecorrient eAC,semuest raenlafigura5lageneracin decampomagnt icocuandopasacorrient eelct ricaalt ernaa t ravsdeunconduct or.Podemosverqueelcampomagnt icoes variableydependedelvalorinst ant neoquet ienelacorrient e.La direccindelcampomagnt icocambiacuandolohaceelsent idode la corrient e que pasa por el conduct or. Fi gur a 5 De las figuras 4 y 5 se concluye que: a)Uncampomagnt icoconst ant e(envalorydireccin) es producido por corrient e DC que pasa por un conduct or. b)Uncampomagnt icovariable(envalorydireccin)es producido por corrient e AC que pasa por un conduct or. Loselect ro-imanesseimplement anconunncleomagnt ico, arrollamient odealambreconduct oryelpasodeunacorrient e cont inuapordichoalambre.Enlafigura6sehadibuj adoelncleo enmodot ransparent eparapoderverconclaridadelarrollamient o. Lafinalidaddeusarelncleomagnt icoesconseguirmayor int ensidad de campo magnt ico. Fi gur a 6 Enlafigura7semuest raunmt odoparadet erminarlaposicinde lospolosnort eysur.Losdedosdelamanoizquierdaapunt anenel sent idodelfluj odeelect ronesyelpulgarapunt aralpolonort e. Obviament edichocampomagnt icoesconst ant eenmagnit udy direccin pues la corrient e que pasa por el alambre es cont inua. Fi gur a 7 3.1.2.I NDUCCI N DE MOVI MI ENTO Lainformacinant eriornosenseaquedosimanesexperiment an unafuerzadeat raccinorepulsincuandoseencuent ran,cada una, comprendidas dent ro del radio de accin de la ot ra. Tambinaprendimoslaformadeimplement arelect ro-imanespor mediode un ncleo magnt ico, arrollamient o de alambre de cobre y una fuent e de aliment acin cont inua o alt erna. Porlot ant oseconcluyeque,sicolocamosunelect ro-imndent ro delcampomagnt icodeot ro,t alcomosemuest raenlafigura8,y aliment amosconcorrient econt inuaelalambredecobre(una espira),st aexperiment arunafuerzaenelsent idoindicadoporel dedopulgardelamanoderecha.Taleselprincipiode funcionamient oenquesebasanlosmot oreselct ricosdecorrient e cont inua. TECSUP ndice Fi gur a 8 Enelcasodeinduccindemovimient oparamot oresdecorrient e alt erna,elprincipiodefuncionamient osebasaenlaproduccinde uncampomagnt icogirat orio.Siconsideramosqueelimndela figura9consuspolosN-Spuedegirarsobreelej eX-Y,yqueun discodecobreoaluminioquesehallasomet idoalcampo magnt icodelimn,t ambinpuedegirarsobreelmismoej e, ent oncest enemosque,sigiramoselimn,sucampomagnt ico giraigualment e,barriendoeldiscoprximoal,conlocualel campoqueahoraesvariable,eslacausaquesegnlosprincipios deinduccinmagnt ica,aparezcaneneldiscocorrient esinducidas. Est ascorrient esreaccionandandolugaraunafuerza magnet omot rizconunt orquemot orsuficient ecomoparavencerel t orque resist ent e del ej e y originar la rot acin del disco. Fi gur a 9 Unaformaprct icadegeneraruncampomagnt icogirat oriose consiguemediant elaaliment acin,convolt aj ealt ernot rifsico,de unbobinadot ambint rifsicoinst aladoenunncleodemat erial magnt ico llamado est at or, t al como se muest ra en la figura 10. Fi gur a 10 Alavelocidaddegirodelcampomagnt icoseledenomina velocidadsncrona .Dichocampomagnt icogirat oriocort alas varillasdealuminiodel rot or queseencuent rainst aladoalint erior delest at or,verfigura11,sobrelascualesseinduceunacorrient e derot orquecausarasuvezuncampomagnt icoderot or, producindoseunaint eraccindecamposyprovocandoelgirodel rot orenigualsent idoqueelcampomagnt icodelest at or,peroa unavelocidadligerament emenorquelasncrona.Msadelant e veremosquealadiferenciadedichasvelocidadesseladenomina deslizamient o . Fi gur a 11 TECSUP ndice 3.1.3.MOVI MI ENTO DE ROTACI N EN EL MOTOR DC Lafigura12nosmuest raunprimermodoprct icodeimplement ar un mot or de corrient e cont inua. Laenergaelct ricacont inuadeent radaesaplicadaalconmut ador pormediodelasescobillasnombradascomo+ (posit ivo)y (negat ivo).Elfluj odecorrient epasaalaespira(denominada armadura ),lacualexperiment afuerzasenlossegment osABy CD, causando el giro en la direccin indicada. Fi gur a 12 Enlafiguraant eriorsemuest raalaarmaduraformadanicament e porunaespira,locualnoesciert o,puesparaaplicacionesprct icas dichaespiradebesermont adasobreunncleomagnt icot alcomo se ve en la figura 13.Debidoalpasodecorrient eat ravsdelaarmadurayporinfluencia delcampo,seinduceunafuerzaF,laqueproduceunPar(Fuerza por dist ancia) que provoca el movimient o de giro del rot or. Fi gur a 13 Exist endiversost iposdemot ordecorrient econt inua,peroel mot or msusadoaniveldeaplicacinindust rial,esaqueldenominado mot or DCshunt deexci t aci ni ndependi ent e .Enlafigura 14 se muest ra dicho t ipo de mot or. Fi gur a 14 Observamos que: a)Laarmaduraest conformadaporunconj unt odebobinas arrolladasconvenient ement esobreunncleolaminardemet al magnt ico,lacualseencuent ramont adayunidaapresinsobre unabarradeacerodenominadaej e.Dichoej et ieneensus ext remosunparderodaj esquepermit ansumovimient odegiroy van mont ados sobre unas t apas fij adas al est at or. b)Elcampoesunelect ro-imnconformadoporunconj unt ode bobinasarrolladassobreunncleolaminardemet almagnt ico. Dichos ncleos van mont ados al int erior del est at or. 3.1.4.CARACTER STI CAS DEL MOTOR DC SHUNT Lafigura15muest raelesquemadeunmot orDCshunt de excit acinindependient eysurespect ivocircuit oequivalent e.Para facilit arlacomprensindelosconcept osbsicosdecont rolde mot or DC, el modelo mat emt ico ser t omado de forma idealizada Fi gur a 15 +-Vaifvf+-iaSmboloraLaEa+-+-vaIaif+-LfRfvfCircuito EquivalenteTECSUP ndice Enlafigura15, ar eslaresist enciadearmadura;aL esla induct anciadearmaduray aE eslat ensincont ra-elect romot riz. Est a t ensin aEes dada por: f aI n k E =(1-1) Donde, : n Velocidad del ej e del mot or;:fI Corrient e de campo y : k Const ant e. Para est a mquina la corrient e de armadura aIes: aL aa aaX rE VI+=(1-2) donde XLa= j 2fLa es la impedancia induct iva de LaeT. Elt orqueelect romagnt ico,generadoenelej edeest amquina es dado por:a f eI I k T =(1-3) Y la pot encia en el ej e es dado por: ( ) ( ) Eficiencia n T Eficiencia I V Pe a a= =(1-4) Elt orque eT eselresult adodelproduct odelfluj omagnt icodebido alacorrient edecampo) (fI k porlacorrient edearmadura) (aI . Debenot arsequeest aexpresinsloesvlidasilafuerza magnet omot rizdebidaalacorrient e aI fueseespecialment e perpendicularalfluj odebidoa fI .Est oengeneralesgarant izado por const ruccin. Para el cont rol del t orque elect romagnt ico generado es necesario: 1) Cont rolarlacorrient edearmaduradeformadeanularlos efect osdelaresist enciadearmadura,react anciadedispersiny t ensincont ra-elect romot riz,queaparecencuandoseopt apor cont rol de t ensin de la armadura; 2)Cont rolar la corrient e de campo (en general en el valor mximo); 3) Mant eniendoelnguloent relafuerzamagnet omot riz) (mmf de laarmadurayelfluj omagnt icodebidoalcampoenunngulode 90,elt em3esgarant izadoporlaposicinmecnicadelos conmut adores.Unngulodiferent ede90hacequelavariacinde la corrient e de armadura afect e direct ament e al campo y viceversa. Elmt odoclsicodecont roldevelocidaddemot orDCfue propuest oporWard-Leonard,siendoinclusiveconocidoporest e nombre.Enest econt rol,lavelocidadescont roladapordos modelosdist int os.Lafigura16muest ralascaract erst icasdet orque y pot encia en funcin de la velocidad.Paralavelocidadderot acinent re0y 0n (velocidadbase)elt orque esmant enidoensuvalormximoat ravsdelcont roldelas corrient esdearmaduraycampo.Est econt rolesconseguido mant eniendoelcampoconst ant eyaument andolat ensinde armadura aV proporcionalment ealavelocidad,det al forma que aIsea const ant e (t orque mximo). Lavelocidaddelej eenelcuallapot enciaalcanzasuvalornominal esllamada velocidadbase yapart irdeesepunt oelcont rolde velocidadslopuedeserhechopormediodeladisminucindela corrient edecampo fI ,mant eniendolacorrient edearmaduraen suvalornominal.Deesaformaesposibleoperarlamquinaent re 0n y maxn ,conelt orquedisminuyendoenformahiperblica (proporcionala 21n),mient raslapot enciaesmant enida const ant e. 05010000 n0nmaxP(%)T(%)50100PotenciaTorqueTorquePotenciaControl detensin dearmaduraControl detensin decampo Fi gur a 16 3.1.5.MOVI MI ENTO DE ROTACI N EN EL MOTOR AC Losdosprincipalesgruposdemot oresACsonlosdelt ipoinduccin ysncrono.Losmot orest ipoinduccinincluyenlosmonofsicos, TECSUP ndice t rifsicosyrot orbobinado.Losmot orest iposncronoincluyenlos aut o-excit ados y DC excit ados. Delost iposdemot oresACnombrados,elmsusadoeselmot or deinduccindej auladeardilla.Enlafigura17podemosverel mot orj auladeardilla,enelcualdist inguimosqueelest at or present aunbobinadot rifsicosimt ricament edist ribuidoent resus ranuras formando un ngulo de 120 mecnicos. Fi gur a 17 Tambinobservamosqueelrot orlaconformanunncleodehierro laminadoat ravesadolongit udinalment eporvarillasdealuminio unidasensusext remosporanillosdelmismomat erial(verfigura 11).Alaplicarenelest at orunvolt aj edealiment acint rifsico desfasado120elct ricos,seformauncampomagnt icogirat orio (t eoremadeFerraris)demagnit udyvelocidadconst ant equegiraa unavelocidaddenominada sincronismo(sN ), t al como se observa en la figura 18. Lasiguient eecuacinsirveparadet erminarelvalordelavelocidad sncrona:pfNs120 =(1-5) Dondef :frecuencia del volt aj e de aliment acin (60Hz) p :Nmero de polos del est at or del mot or. Fi gur a 18 Dichocampomagnt icogirat orioinducecorrient eenlasvarillasde aluminiodelrot or,lasqueasuvezgeneransuspropioscampos magnt icost alcomoseobservaenlafigura19.Ahoraset ienen dosimanesqueint eract anent residandolugaraqueelimndel rot orpersigaalimndelest at or,creandolarot acin.Elrot orgiraa velocidad Nr. Fi gur a 19 La velocidad de rot acin del campo magnt ico del est at or det ermina lavelocidaddelrot or,ylafuerzadeloscamposmagnt icos det erminalafuerzadeat raccinent reellos.Dichafuerzade at raccinesconocidacomot orqueysemideenlibrasfuerza-pie (lb-ft ) o Newt on-mt(Nw-mt ). Lavelocidaddelrot orsiempredebesermenorquelavelocidad sncrona,dichadiferenciadevelocidadsedenomina deslizamient o( slipen ingls) y es represent ada por: sr sNN Ns slip= =(1-6) LaTabla1,nosmuest ralarelacinent repolosporfaseyt orque porHPykWdepot encia.Unmot orde1HPy2polos,producir TECSUP ndice 1,5lb-ft det orquecuandosecargaasucapacidadnominal.Un mot orde50HPy2polos,producir50HPx1,5lb-ft / HPo75lb-ft de t orque cuando se carga a su capacidad nominal. Polos por fase Torque/ HP (lb-ft ) Veloc. Nom. (RPM) 60Hz Veloc. Sncr. (RPM) 60Hz Torque/ kW (N-m) 21,53 4603 6003,3 43,01 7501 8006,6 64,51 1751 2009,9 86,087590013,2 107,570872016,5 129,058060019,8 Tabla 1 3.1.6.CARACTER STI CAS DEL MOTOR DE I NDUCCI N AC Parapoderest udiarycomprenderlascaract erst icasde funcionamient odelmot ordeinduccindej auladeardilla,es necesariot enerunarepresent acinmat emt icaquereflej e fielment eloquesucedeensuint erior.Suponiendoqueelmot or t rabaj aconvolt aj eycorrient ebalanceados,enlafigura20se muest rauncircuit oequivalent eporfasedelmot ordeinduccin, vlido para el rgimen permanent e. r1L1RpvI1IpLMVML2r2 /sI2IM Fi gur a 20 Donde: =1rResist encia por fase del bobinado del est at or. =1LI nduct ancia por fase del bobinado del est at or. =1ICorrient e t ot al por fase consumida por est at or. =PR Resist encia de prdidas por magnet izacin. =PI Corrient e de prdidas por magnet izacin. =MV Volt aj einducidoenelest at orafrecuenciadelnea,debidoal volt aj e en el ent rehierro (fuerza cont ra-elect romot riz). =ML I nduct anciademagnet izacin(est ableceelfluj oenelent re-hierro). =MI Corrient edemagnet izacinqueest ableceelfluj omagnt ico en el ent re-hierro. =2L I nduct ancia por fase en el rot or referida al est at or. =2I Corrient eenelrot orresponsabledeproducirelt orque elect ro-magnt ico (eT ). = s r /2Resist encia por fase en el rot or referida al est at or. = sDeslizamient o. Elt orqueelect ro-magnt icogeneradoporest amquinaest adado por la siguient e ecuacin: cos2 2I I k TM e =(1-7) Donde: =2kConst ant e. = ngulodedesfasaj eent relacorrient edelrot or 2I yla corrient e de magnet izacin MI . La pot encia en el ej e ( P ) es: e r agT P P P = =(1-8) donde: =agPPot encia que cruza el ent re-hierro. =rPPot encia perdida en el rot or. = Velocidad angular del ej e del mot or. Laexpresindelt orqueelect ro-magnt icoen(1-7)essimilaraldel mot orDCshunt (1-3)salvoporelngulo ,queenelcasodelos mot oresDCt ieneelvalorde90fij adoporconst ruccin,t eniendo enconsecuencialaposibilidaddecont rolarlascorrient esenforma independient e lo cual facilit a su cont rol.Comoseobservaenlafigura20,t ant o MI como 2I ingresanal mot ordeinduccinporunt erminal,loquedificult aelcont rol independient e de cada component e. Porot rolado,sisedeseaqueelmot ordeinduccinpresent euna caract erst icadet orquesimilaraldeunmot orDCshunt ,debe cont rolarse 1I det almodoqueset enganlosvaloresadecuadosde 2I ,MI yelngulo .Talformadecont roleraimposiblederealizar hast ahaceunadcada,peroenlaact ualidaddebidoalavancede lamicroelect rnicayalafabricacindecomponent eselect rnicos mspot ent es,sehanlogradoest rat egiasdecont rolquepermit en grandesprest acionesdefuncionamient odelmot ordeinduccin t ant o como si se t rat ase de un mot or DC. TECSUP ndice Lacaract erst icadet orqueycorrient eenfuncin de la velocidad del mot ordeinduccinesmost radaenlafigura21.Seobservaqueel mot orpresent agranconsumodecorrient e(hast a6vecessuvalor nominal)alserarrancadoconvolt aj enominalaplicadoasus bornes. El t orque alcanza 200% de su valor de nominal. Fi gur a 21 Delafiguraant eriorseobservaquelavelocidaddelej edelmot or dependedelacargaaplicada,lograndomant enerseconuna pequeavariacindebidoalacaract erst icacasivert icaldeuna part e de la curva de t orque. Respect odeldeslizamient o s ,sepodradecirquedichovalor aument aenproporcindirect ament eproporcionalalacarga; es decir,amayorcargaeldeslizamient oseincrement a.Delafigura21 podramosdecirqueeldeslizamient oacarganominalydosveces carga nominal son: 18001750 1800 =noms x100% =2,77% y% 16 , 418001725 18002==noms 3.2.FUNDAMENTOS DE MECNI CA 3.2.1.PRI NCI PI OS BSI COS DE MECNI CA Sondoslosparmet rosbsicos,t orqueypot encia,quedebenser complet ament eent endidosparaaplicarapropiadament elos variadores. TORQUE (T) Esunafuerzaaplicadaquet iendeaproducirrot acin.Torque (fuerzadet orsin)sinrot acinesllamadat orqueest t ico,puesno se produce movimient o. Elt orqueesmedidoenlb-inolb-ft . Es el product o de una fuerza en libras(lb)porladist anciaenpulgadas(in)opies(ft )desdeel cent rodelpunt oderot acin.Lafigura22muest ra120lb-in(12 pulgadas x 10 libras) o 10 lb-ftde t orque.Debidoaquelamayorpart edet ransmisindepot enciasebasaen element osrot at ivos,elt orqueesimport ant ecomounamedidadel esfuerzo requerido para producir t rabaj o. Fi gur a 22 POTENCI A (HP) Pot enciaeslamedidadelavelocidadalcualelt rabaj oest asiendo realizado.Cuandounafuerzaseaplicadet alformaqueproduce movimient o,elt rabaj opuedesermedido.UnHPsedefinecomola fuerzarequeridaparalevant arunpesode33000lbunpieenun minut o. SELECCI N DEL VARI ADOR Y LA MQUI NA Laaplicacindeunvariadorparaunamquinadet erminadaesms unproblemamecnico,queunproblemaelct rico.Cuandousamos unvariador,sedebenconsiderarlascaract erst icasdevelocidad, t orqueypot enciadesarrolladasporelej edelmot or.Est osdeben igualaroexcederlosrequerimient osdet orqueypot enciadela mquinaaserimpulsada.Losrequerimient osdelamquinacaen dent ro de las t res principales cat egoras:Torque de rupt ura de inercia (Break-away t orque). Torque de aceleracin (Accelerat ing t orque). Torque de movimient o (Running t orque). Br eak - aw ay t or que Eselt orquenecesarioparaponerenmovimient ounamquina. Tpicament eesmayorqueelt orquerequeridoparamant enerel movimient o(runningt orque).Enalgunasaplicaciones,break-away t orqueeselparmet romsimport ant eyporlot ant onopuedeser TECSUP ndice despreciado.Enot rasaplicaciones,t alcomobombascent rfugas,es pequeo comparado con running t orque. Accel er at i ng t or que Eselt orquenecesarioparallevarlamquinaalavelocidadde operacindent rodeunt iempodado.Enlamayorademquinas,la cargaesderozamient oyelvariadorest ndardebet enerelt orque adecuadoparalaaceleracindeseada.Sinembargo,ciert as mquinasclasificadascomodegraninerciaconruedasvolant es, engranaj euot rasdeelevadasmasasrot at ivaspuedenrequerirla seleccindevariadoresbasadossobret odoenla pot encia necesaria para acelerar la carga en un t iempo dado. Runni ng t or que Eselt orquerequeridoparamant enerlamquinaenmovimient o despusdesuaceleracinhast alavelocidaddeoperacindeseada. Runningt orqueesusualment elacombinacindelt orquerequerido paraj alar,empuj ar,comprimir,est iraroprocesarelmat erialmsel t orquerequeridoparavencerlafuerzasdefriccin.Esmuy import ant ecomprenderlosrequerimient osdet orquedela aplicacin ant es de int ent ar aplicar el variador. ESCOGI ENDO LA POTENCI A DEL VARI ADOR Nohayreglasclarasyprecisasquepuedanserusadaspara seleccionarcorrect ament elascaract erst icasdelvariadorparat odas lassit uacionesaplicadas.Laexperienciayunanlisisadecuadode laaplicacinsonfact oresmuyimport ant esparalacorrect a seleccin de la pot encia variador. Elprimerpasoesdet erminarquefact oressonrealment e import ant esenlaaplicacinenpart icular.Lainformacindada lneasarribaleayudarnensut area.Algunosparmet rosde mquinas(t alcomobreak-awayt orqueyelcomponent edefriccin derunningt orque)sonfcilment emedidosyalgodifcilesde calcular.Ot rosparmet rosdemquina(t alcomoelt orque requeridoparaprocesarelmat erialoelt orquerequeridopara acelerarunacarga)sonfcilment ecalculablesusandosimples frmulasmecnicas.Suanlisisdebet enert odosest osfact oresen consideracin y balancear los dat os calculados con sus experiencias. COMO MEDI R EL TORQUE REQUERI DO POR UNA MQUI NA Silacant idaddet orquerequeridoparaimpulsarunamquinano puedeserdet erminadodesdelaplacadedat osdelfabricant e,st e puede ser fcilment e medido. Asegureunapoleaalej edelamquinaqueelmot orimpulsar. Enrolleuncordnporlasuperficiedelapolea,porlapunt adel cordncoloqueundinammet roescaladoyj alehast aqueelej e gire.Lafuerzaenlibrasonzasindicadaenlaescala,mult iplicada porelradiodelapoleaenpulgadasdaelvalordet orqueenlb-in oz-in.Enalgunasmquinas,est et orque puede variar con el giro del ej e.Elmayorvalordet orquedebeserusadoparaseleccionarel variador. Ver figura 23 Fi gur a 23 Elrunningt orquerequeridoporunamquinaser aproximadament eigualalbreak-awayt orquesilacargaest a compuest acasient erament edefriccin.Silacargaest acompuest a deinercia,sedebendet erminarlascaract erst icasdeloselement os que producen la inercia. Lamayorademquinasrequierenungranvalordet orqueal arranque,perounavezenmarcha,losrequerimient osdet orque decrecen.Lamayoradevariadorest ienencapacidades int ermit ent esdecorrient e,elcualpermit econseguirlos requerimient osadicionalesdet orquedearranquesinincrement ar la pot encia nominal del variador. Sielrunningt orqueesigualomenorqueelbreak-awayt orque divididopor1,5usarelbreak-awayt orquedivididopor1,5comoel t orquenominaldelacarganecesarioparadet erminarlapot encia del mot or. Siel running t orque es mayor que el break-away t orque dividido por 1,5peromenosqueelbreak-awayt orque,useelrunningt orque comoelt orquenominaldelacarganecesarioparadet erminarla pot encia del mot or. Li mi t aci ones delt or que Lamayoradevariadoresdevelocidad t ienen un limit ador de t orque paraprot egeralvariadorcomoalamquinadesobrecargasde t orque.Ellimit adordet orque(lmit edecorrient e)esnormalment e aj ust able hast a 150%delt orquenominalparapermit irunt orqueext ra moment neoparaarranque,aceleracinosobrecargascclicas.La mayoradevariadoressoncapacesdesuminist rarhast a150%de sobrecargadet orquepor1minut oomenos.Dichasexigenciasde TECSUP ndice sobrecargasedansobret odoenlascargasdelt ipot orque const ant e. Ci cl o de Tr abaj o Ciert asaplicacionesrequierencont inuoscambiosdesent ido de giro, t iemposdeaceleracinprolongadosagrandest orquesdebidoala inerciadelascargas,frecuent est asasdeaceleracinelevadas,o sobrecargascclicas.Est opuederesult arencalent amient oexcesivo delmot orsiesquenofueronconsideradosdurant elaseleccindel variador.Lamayoradevariadorescon150%decapacidadde sobrecargaoperansat isfact oriament esiexist enperodosde compensacinendondelat emperat uradelmot orpuedaser normalizada. Car gas de Ar r ast r e (Overhauling Loads) Enalgunasaplicaciones,lascargast ienenunainerciat alqueal moment odelaoperacindefrenado,st asarrast ranalmot orque lasimpulsacausandosut rabaj ocomogeneradoryprovocandola consiguient e sobrecarga del variador. Enest oscasos,elmot ordebesuminist rarunt orqueinversode mant enimient oparafrenarlacarga.Unvariadorregenerat ivooun kit absorbedordeenergaseusannormalment eparaest et ipode aplicaciones. Car gas de Gol pe (shock loads) Variadoresparamquinast rit uradoras,separadoras,est ruj adoras, t ransport adoras,gras,ysist emasvehiculares,frecuent ement e debenmanej arcargasdesdeunapequeafraccindelt orque nominalhast aalgunasvecessuvalor.Baj oest asconsideraciones, unvariadort ienedost areasfundament ales: moverlacargay prot egerelmot or.Perodebidoalt ipodecarga,puedenafect arse laspart esdelmot ort alescomocoj inet es,ej es,conmut adoresy escobillas.Loscomponent esdelvariadort ambinpuedensufrir fallas debido a seales de volt aj e inducidas y sobrecargas elct ricas. 3.2.2.PERFI LES DE CARGA Engeneral,lamayoradeaplicacionescaendent rodelassiguient es cat egoras:A. Torque const ant e. B. Pot encia const ant e. C. Torque variable. A.Tor que const ant e.- Alrededordel90%delasmquinasindust rialesdeaplicacin general(diferent esalabombas)sonsist emasdet orqueconst ant e. Losrequerimient osdet orquedelamquinasonindependient esde suvelocidad.Silavelocidaddelamquinaseduplica,ent oncesla pot encia es t ambin duplicada. Ver figura 24. Lacargarequierelamismacant idaddet orquet ant oabaj acomo alt avelocidad.Elt orquepermanececonst ant eat ravsdet odoel rangodevelocidad,ylapot enciaaument aodisminuyeen proporcin direct a a la velocidad. Usadoenaplicacionescomoensist emasde faj ast ransport adoras(t ambinllamados conveyors ,verfigura29),ycuandoset ienen cargas de choque y gran inercia. Fi gur a 24 B.Pot enci a const ant e.- Paramquinasconcargasdepot enciaconst ant e,lademandade pot enciaesindependient edelavelocidadyelt orquevara inversament e con la velocidad. Est et ipodecargasseencuent raenlaindust riadelasmquinas herramient asyenloscent rosimpulsoresdebobinas.Cuandose t aladra,forma,mueleodoblanmet ales,t odaslascargast ienden hacialapot enciaconst ant e.Abaj asvelocidadeshaygrant orque; a alt asvelocidadesligerot orque.Unvariadordebeserseleccionado por su gran t orque requerido a baj as velocidades. Ver figura 25. Lacargarequieregrant orqueabaj asvelocidades; baj ot orquea alt asvelocidades,yporlot ant ot ienepot enciaconst ant een cualquier velocidad. Usadoenaplicacionest alescomot aladros,bobinadoras,esmeriles;losquerequierenbaj avelocidadygrant orqueparainiciarsu t rabaj o y gran velocidad con baj o t orque para finalizar. TECSUP ndice Fi gur a 25 C.- Tor que var i abl e.- Est et ipodecargaescomnment eencont radoenlosimpulsoresde bombascent rfugasyenlamayoradeaplicacionesdevent iladores ysopladores.Elt orqueypot enciavaranconlavelocidad.Ver figura 26. Fi gur a 26 Soncargasquerequierenmuchomenost orqueabaj asvelocidades queaalt asvelocidades.Lapot enciavaraaproximadament ecomo alcubodelavelocidad,yelt orquevaracomoalcuadradodela velocidad. Usadoenaplicacionescomovent iladorescent rfugos,bombas, sopladoras, algunos mezcladores y agit adores. 3.2.3.FRMULAS MECNI CAS Pot enci a ( HP)r equer i dos 5250) ( ) ( RPM Velocidad ft lb TorqueHP =(1-9) 63000) ( ) ( RPM Velocidad in lb TorqueHP =(1-10) ) (5250) (RPM VelocidadHPft lb Torque= (1-11) ) ( 308) () (2 2seg tRPM ft lb WKft lb n Aceleraci Torque = (1-12) Donde: =2WKI nercia (lb-ft2= RPM) reflej ada al ej e del mot or. Cambio de velocidad. = tTiempo (segundos) para acelerar. = =) ( 308) (2 2ft lb TRPM ft lb WKt Tiempoparaacelerar(segundos) (1-13) ) lg ( 262 , 0min) / (adas pu Dimetropies FPMRPM=(1-14) 2argarg||.|

\|=RPM MotorRPM a Ca C Inercia motor al reflejada Inercia(1-15) I ner ci a ( )2WKElfact or 2WK eselpeso(lb)deunobj et omult iplicadoporel cuadradodelradiodegiro( ) K .Launidaddemedidadelradiode giro es expresado en pies (ft ). Paracilindrosslidosohuecos,lainerciadebesercalculada mediant e el uso de las ecuaciones dadas aqu. Ver figura 27. Lainerciadeunej edeaceroslidoporpulgadadelongit udes dadaenlaTabla2.Paracalcularej eshuecos,t omeladiferencia ent re los valores de inercia de los dimet ros ext erior e int erior. Paraej esdemat erialesdiferent esalacero,mult iplicarelvalordel acero por el fact or apropiado dado en la Tabla 3. TECSUP ndice TABLA DE I NERCI A EN EJE DE ACERO (por pulgada de longit ud) Di met r o ( pul gadas)WK2 ( l b- f t2Di met r o ( pul gadas) )WK2 ( l b- f t2 1 1 1 1 )0,000 06 0,000 2 0,000 5 0,001 0,002 10 10 11 11 11 2,35 2,58 2,83 3,09 3,38 2 2 2 2 0,003 0,005 0,008 0,011 11 12 12 12 3,68 4,00 4,35 4,72 3 3 3 0,016 0,029 0,038 12 13 13 5,11 5,58 5,96 4 4 4 0,049 0,063 0,079 13 13 14 6,42 6,91 7,42 5 5 0,120 0,177 14 14 7,97 8,54 6 6 6 6 0,250 0,296 0,345 0,402 14 15 16 17 9,15 9,75 12,59 16,04 7 7 7 7 0,464 0,535 0,611 0,699 18 19 20 21 20,16 25,03 30,72 37,35 8 8 8 8 0,791 0,895 1,00 1,13 22 23 24 25 44,99 53,74 63,71 75,02 9 9 9 9 1,27 1,41 1,55 1,785 26 27 28 29 87,76 102,06 118,04 135,83 10 10 1,93 2,13 30 - 155,55 - Tabl a 2 TABLA FACTORES DE DENSI DAD Mat erial del ej eFact or Goma Nylon Aluminio Bronce Hierro dulce Acero 0,121 0,181 0,348 1,135 0,922 1,00 Tabl a 3 Fi gur a 27 Slido-4 200681 , 0 LD WK =(1-16) Hueco- ) ( 00681 , 041422D D L WK = (1-17) Donde:2 2ft lb WK == L y D D D2 1, , en pulgadas 3/ in lb = 0924 , 0 ) ( = aluminio 3200 , 0 ) ( = bronce 2600 , 0 ) ( = dulce hierro 2820 , 0 ) ( = acero 289 , 0 ) ( = papel Lainerciadepart esrot at ivascomplej asyconcnt ricas(verfigura 28) deben ser calculadas t al como se muest ra a cont inuacin: TECSUP ndice Fi gur a 28 2322212WK WK WK WKTOTAL + + =(1-18) 2WKde element os rot at ivos Enlossist emasmecnicosprct icos,t odaslaspart esrot at ivasno operanalamismavelocidad.El 2WK det odaslaspart esen movimient opuedenreducirseaunsolovalor 2WK equivalent e haciaelej edelmot or,porloqueset rat ancomounasolaunidad, t al como sigue: 2 2 2) (mNNWK e equivalent WK =(1-19) Donde:=2WKI nercia de las part es en movimient o. = NVelocidad de las part es en movimient o (RPM). =mN Velocidad del mot or impulsor (RPM). Cuandoseut ilizanreduct oresdevelocidad,ylainerciadela mquinaesreflej adahaciaelej edelmot or,lainerciaequivalent e esigualalainerciadelamquinadivididaporelcuadradodela relacin de reduccin 2WKde element os con movimient o lineal Not odoslossist emasconvariadorest rabaj anconmovimient osde rot acin.El 2WK delaspart esenmovimient olinealpueden reducirse hacia el ej e del mot or como sigue. ()( )2225 . 39mNV We equivalent WK =(1-20) Donde: = WPeso de la carga (lb). = VVelocidad lineal del sist ema (FPM). =mN Velocidad del mot or impulsor (RPM). Cl cul o de pot enci a ( HP) Luegoqueelt orquedelamquinahasidocalculado,lapot encia puede ser deducida con la siguient e frmula: 5250N THP=(1-21) Donde: = HPPot encia (caballos). = TTorque (lb-ft ). = NVelocidad base del mot or (RPM). Silapot enciacalculadacaedent rodelascaract erst icasdeun mot orest ndar,seleccioneelest ndarinmediat osuperiorde pot encia.Esbuenaprct icapermit irsealgodemargencuando seleccionamos la pot encia del mot or. Para conveyors: Fi gur a 29 ( )( ) ( )33000FPM Velocidad lb PesoVertical HP=(1-22) ( )( ) ( )33000. friccin Coef FPM Velocidad lb PesoHorizontal HP =(1-23) TECSUP ndice Para vent iladores y sopladores: ( )( ) Ventilador Eficienft lb esin ft CFMHP. 33000/ Pr min) (2 3=(1-24) Efect o de la velocidad en la pot encia: ( )31RPM k HP =- La pot encia vara como el cubo de la velocidad. ( )22RPM k T =- El t orque vara como el cuadrado de la velocidad. ( ) RPM k Flujo3=- Fluj o vara direct ament e como la velocidad. = CFM- Volumen( )( ) Ventilador Eficienin lb esin ft CFMHP. 229/ Pr min) (2 3=(1-25) ( )( ) Ventilador Eficienagua columna adas Pu ft CFMHP. 6356lg min) (3 = (1-26) Para bombas (ver figura 30): ( ) ( )( ) Bomba EficienEspecfica Gravedad ft Columna GPMHP. 3960 = (1-27) Gravedad especfica del agua =1.0 1 ft2 por segundo =448 GPM 1PSI = Unacolumnade2,309ft deaguapesando62,36lb/ ft3Bombas de desplazamient o const ant e:a 62F. GPM =Galones por minut o Efect o de la velocidad en la pot encia ( ) RPM k HP = -Pot enciaycapacidadvaradirect ament econla velocidad. Lasbombasdedesplazamient obaj opresinconst ant erequiere aproximadament e de t orque const ant e en t odas las velocidades. Bombas cent rfugas: Efect o de la velocidad en la pot encia ( )31 RPM k HP =- Pot encia vara como el cubo de la velocidad. ( )22RPM k T =- Torque vara como el cuadrado de la velocidad. ( ) RPM k Flujo3=- El fluj o vara direct ament e con la velocidad. Eficiencia: 500 a 1 000 gal/ min =70 75% 1 000 a 1 500 gal/ min =75 80% mayores a 1 500 gal/ min =80 85% Laeficienciadelasbombasdedesplazamient opuedevariarent re 50 a 80% dependiendo del t amao de la bomba. Fi gur a 30 3.2.4.FRMULAS ELCTRI CAS Leyes De Ohm. OhmsVoltiosAmperios =(1-28) AmperiosVoltiosOhms =(1-29) Ohms Amperios Voltios =(1-30) Pot encia en circuit os DC: 746Amperios VoltiosHP=(1-31) TECSUP ndice Amperios Voltios Watts =(1-32) 1000Amperios VoltiosKilowatts=(1-33) 1000Hora Amperio VoltiosHora Kilowatts = (1-34) Pot encia en circuit os AC: Kilovolt -Ampere (kVA) (1-35) ( )1000Ampers VoltsMonofsico KVA=(1-36) ( )100073 , 1 =Ampers VoltsTrifsico KVA(1-37) Ampers KilovoltKilowattsPotencia Factor=(1-38) ( )1000Potencia Factor Ampers VoltsMonofsico Kilowatts =(1-39) ( )100073 . 1 =Potencia Factor Ampers VoltsTrifsico Kilowatts (1-40) Ampers KilovoltKilowattsPotencia Factor=(1-41) Ot ras formulas que son de ut ilidad son las siguient es: 1 kW =56,88 BTU/ min (1-42) 1 Ton =200 BTU/ min (1-43) 1 HP =0,7457 kW (1-44) =550 lb-ftpor segundo (1-45) =33 000 lb-ftpor minut o (1-46) =2 545 BTU por hora (1-47) Acont inuacint enemoslaTabla4quenosproporcionaunresumen delasunidadesusadasenlapresent eunidad,ascomolosfact ores de conversin respect ivos. Mul t i pl i car Por Par a obt enerLongi t udMet ros Met ros Pulgadas Pies Milmet ros 3,281 39,37 0,025 4 0,304 8 0,039 4 Pies Pulgadas Met ros Met ros Pulgadas Tor queN-m Lb-ftLb-in Lb-ft0,737 6 1,355 8 0,083 3 12,00 Lb/ ftN-m Lb-ftLb-in Rot aci nRPM RPM Grados/ segundo Radianes/ segundo 6,00 0,104 7 0,166 7 9,549 Grados/ segundo Radianes/ segundo RPM RPM Moment o de I ner ci a Newt on-met ro 2,42 0,000 434 0,006 94 32,17 0,167 5 2,68 2 Lb-ft2 Lb-ft2 Lb-ft2 Lb-ft2 Lb-ft2 Lb-ftPot enci a 2 Wat t s Lb-ft / min HP HP 0,00134 0,000 030 3 746 33000 HP HP Wat t s Lb-ft / min Temper at ur aC =(F-32)x5/ 9 F =(Cx9/ 5)+ 32 Tabl a 4 TECSUP ndice 4.EJEMPLOS Unmot orde1750RPMesseleccionadoparaimpulsarunamquinaque esoperadaavelocidadmximade58,3RPMyrequiereunt orquede70lb-ft . Encuent re el valor del mot o-reduct or a comprar. Sol uci n: Paso1:Det erminacin de la relacin requerida ) () () ( ReMx impulsada MquinaMx RPM MotorDR reductor del lacin = 3 . 581750= DR = 30 ( 30: 1) NOTA: CuandoDRnoesunvalorest ndardemot o-reduct ores,sehace necesariousarcadenas,faj asoreduct oresadicionalest ant oparalaent rada como para la salida. Paso 2:Det erminamos el t orque y pot encia del mot or. Seseleccionaunmot o-reduct orde30: 1escualdebasercapazdesuminist rar unt orquedesalidade70lb-ft .Luego,est evaloresdivididoporDRyunfact or deeficienciaparaencont rarelt orquedelmot orrequerido.Ennuest rocaso result a: 9 , 0 30) ( 70xft lbT= =2,6 (lb-ft ) Desdequeunmot orde1HP,1750RPMdevelocidadbasedesarrollaun t orquede3lb-ft ,st eesescogidoparalaaplicacinconelmot o-reduct orde 30: 1 y con un t orque mnimo de 70 lb-ft . Set ieneunmot orDCdeexcit acinindependient econdat osdeplaca:Va= 440VDC,I a= 259ADC,Pot encia= 104kW,Velocidad= 1680RPM, Eficiencia=90,7%. Se pide det erminar el t orque nominal en unidades lb-ft . Sol uci n: Set ienelaecuacin(1-11).Peroant esdebemost rabaj arenunidadest cnicas, es decir pasar kW a HP. Usando la relacin (1-44) t enemos 104kW x 1HP/ 0,7457kW =139,46 HP De la ecuacin (1-11) se t iene:81 , 43516805250 46 , 139) ( == RPMHPft lb Torque Conlosdat osdelej emploant erior,sisedeseadisminuirlavelocidaddel ej ea1000RPM,det erminelosvaloresdevolt aj edearmaduraEa,pot enciadel mot or en kW, corrient e de armadura I a y t orque en N-m. Sol uci n: Delafigura16sededucequeelt orquepermanececonst ant e; paracambiarde unidades a N-m usamos Tabla 4, ent onces: Torque =435,81 lb-ftx 1,355 8=590,9 N-m Tambindeducimosdelafigura16quelapot enciayvolt aj edearmadurason proporcionales a la velocidad, por lo t ant o t enemos: P(n= 1000RPM) =P(nominal) x 1 000RPM /1 680RPM =104kW x 1 000RPM /1 680RPM =61,9 kW Ea(n= 1000RPM) =Ea(nominal) x 1 000RPM /1 680RPM =440VDC x 1 000RPM /1 680RPM =261,9 VDC De la ecuacin (1-4) se t iene:Ia(n= 1000RPM)ADCVDCW58 , 260907 , 0 9 , 26161900== TECSUP ndice 5.RESUMEN Losmot oreselct ricossedividenendosgrandespart es,segnlafuent ede aliment acin que reciben, est o es:mot ores DC y mot ores AC. Delost iposdemot oresDC,elmsusadoenlaindust riaeselmot orDCshunt de excit acinindependient edebidoaquesuspropias caract erst icas permit en cont rolar suvelocidadenformafcilyprecisa.Ademselmot orDCpuedeproporcionar hast acincovecessut orquenominal,quelohaceinsust it uibleenelmanej ode cargasdegraninercia.Elinconvenient ededichot ipodemot oressucost oy mant enimient o Delost iposdemot oresAC,elmsusadoenlaindust riaeselmot ordeinduccin ACdej auladeardilladebidoasurobust ezymnimomant enimient o.El inconvenient esedebesobret odoasuscaract erst icasdet rabaj aravelocidad const ant e, siendo muy difcil cont rolar su velocidad. Paraconocerperfect ament eelcomport amient odelmot oresnecesariosaberelt ipo decargaquet endracopladoensuej e,raznporlacualesmuyimport ant e det erminarsilacargaesdelt ipo: t orqueconst ant e,HPconst ant e o t orque variable. Se concluye que el 90% de aplicaciones de carga son del t ipo t orque const ant e. Adems,esimport ant et enerconocimient osdelosconcept osdemecnicapara poderaplicarlasfrmulascorrespondient esyasdet erminarlapot enciasuficient e del mot or impulsor a dimensionar. ANOTACI ONES: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________ TECSUP ndice UNI DAD I I Variador de velocidad de mot or DC TECSUP ndice ndice Uni dad I I : Var i adorde vel oci dad de mot orDC 1.I nt roduccin............................................................................................................ 0 2.Obj et ivos ................................................................................................................ 0 3.Cont enido De La Unidad I........................................................................................ 0 3.1.Fundament os .................................................................................................. 1 3.1.1.Variacin De Velocidad .......................................................................... 1 3.1.2.I nversin De Giro De Mot ores Dc ........................................................... 2 3.1.3.Frenado De Mot ores Dc ......................................................................... 2 3.2.Et apa De Pot encia ........................................................................................... 2 3.2.1.Variador A Tirist ores ............................................................................. 3 3.2.2.Variador A Transist ores ......................................................................... 5 3.3.Et apa De Cont rol ............................................................................................. 6 3.3.1.Cont rol Realiment ado ............................................................................ 5 3.3.2.Transduct ores De Velocidad Y Corrient e ............................................... 10 3.3.3.Concept os De Cont rol ......................................................................... 16 3.4.Crit erios Para La Puest a En Marcha ................................................................. 22 3.4.1.Comprobacin Est ado De La Et apa De Pot encia .................................... 22 3.4.2.Comprobacin Est ado De La Et apa De Cont rol ...................................... 23 3.4.3.I nst alacin Del Variador ...................................................................... 24 3.4.4.Puest a En Marcha ............................................................................... 25 4.Ej emplos ............................................................................................................... 27 5.Resumen .............................................................................................................. 32 Anexo I I TECSUP ndice U UN NI I D DA AD D I I I I VARI ADOR DE VELOCI DAD DE MOTOR DC 6.I NTRODUCCI N Lascaract erst icasdefuncionamient odelosmot oresDCdeexcit acin independient eyeldesarrollodelaelect rnicadepot encia,hanpermit idofabricar equiposvariadoresde velocidad que cont rolan prct icament e t odoslos parmet ros import ant esdelmot or,permit iendosuusoent odot ipodeaplicaciones indust riales.Dichasaplicacionesvandesdeelcont roldevelocidaddelmot orhast a el cont rol de su posicin (servo-variadores).Losmot oresDCt ienennumerososinconvenient es,puesnecesit analiment aciones depot enciaencont inua.Ademsparalamismapot encia,est asmquinassonde dimensionesycost osmayoresquelosmot oresdeinduccinynecesit anms mant enimient odebidoalconmut ador.Lasvent aj asdelosmot oresDCsonque puedenproporcionaralt osparesdearranque,sumargendevelocidadesgrande porencimaypordebaj odelosvaloresnominalesysuprocedimient ode regulacinesmssencilloyeconmicoqueloscorrespondient esalosmot oresde induccin.Porlasrazonesexpuest aslneasarriba,sesiguenusandolosmot oresDCyporlo t ant olosvariadoresdevelocidadparadichot ipodemot orhanseguido desarrollndosesobret odoenloquerespect aasuet apadecont rol (comunicacinporcomput adora,paneldigit aldeprogramacin,aut o-sint ona, et c.),puessuet apadepot encia(rect ificadorescont roladosmediant et irist oreso t ransist ores) permanece invariable. 7.OBJETI VOS Elobj et ivodeest aunidadesladeident ificarlasprincipaleset apasqueconforman aunvariadordevelocidaddemot orDCdeexcit acinindependient e,ascomo analizarlosbloquesderegulacinyaj ust esquesonnecesariosparasucorrect o funcionamient o. 8.CONTENI DO DE LA UNI DAD I I 8.1.FUNDAMENTOS 8.1.1.VARI ACI N DE VELOCI DAD Delasecuaciones(1-1)y(1-2)delaUnidadI set ienequela velocidadndepende de: ||.|

\|=fa a akIr I Vn (2-1) Porlot ant o,elcont roldelavelocidaddeunmot orDCseconsigue mediant elavariacindelvolt aj edearmadura( )aV oporvariacin del fluj o magnt ico del campo (proporcional a fI ). Hast aant esdelallegadadelosvariadoreselect rnicosde velocidadparamot oresDC,lasformasderegularlavelocidaderan por procedimient os que se cit an a cont inuacin: a.- Porvar i aci n de l a t ensi n en bor nes de ar madur a aV : Cont rol reost t ico de la t ensin de armadura. Traccin elct rica. Empleando un elevador/ reduct or. Modificandoelacoplamient odedosmot orespormediode engranaj es. Sist ema Ward-Leonard. b.- Porvar i aci n de f l uj o de campo Reost at o de regulacin de campo. 8.1.2.I NVERSI N DE GI RO DE MOTORES DE DC Lainversindegirodeunmot orDCsenecesit aengrancant idad deaplicaciones.Paracambiarelsent idodegirohayquevariarel campomagnt icoenunodelosdoscircuit osdelmot or(armadura ocampo).Enlaprct ica,lavariacindelsent idodelcampo magnt icosehacesobreelbobinadodearmadurat alcomose muest raenlafigura1.Enest ecasolaposicindelint errupt ornos permit ecambiarelsent idodelapolaridaddelvolt aj eDCquerecibe la armadura y por lo t ant o cambiar el sent ido de giro del mot or. AVa+-ia Fi gur a 1 8.1.3.FRENADO DE MOTORES DC Elfrenadooparadarpidaesunadelasmaniobrasms import ant esarealizarenelmandodeunmot or.Dichoobj et ivose puede lograr por:TECSUP ndice Frenadoporrecuperacindeenergaot ambinllamado regenerat ivo. Frenado reost t ico o t ambin llamado dinmico. Frenado por inversin de corrient e de armadura. 8.2.ETAPA DE POTENCI A Usualment e,unaunidaddepot enciadeest adoslidoconviert elaenerga ACdelaplant aaunvolt aj eDCaj ust able.Est evolt aj ealiment aala armaduradelmot or.Lavelocidaddelmot orDCvaraproporcionalment eal volt aj e de armadura asumiendo: El mot or es suficient ement e grande para aliment ar a la carga conect ada. La corrient e de campo del mot or es const ant e. Losmot oresDCt ienendoscomponent esprincipales: armaduraycampo.La int eraccindeloscamposmagnt icosdeamboscomponent esprovocala rot acin del rot or. La et apa puede ser implement ada mediant e el uso de: Tirist ores. Transist ores. 8.2.1.VARI ADOR A TI RI STORES LosRect ificadoresCont roladosdeSilicio(SCR)normalment e llamados t irist ores ,usadosenlaunidaddepot enciaconviert en volt aj eACaunvolt aj eDCcont rolado.ElSCRconducecorrient e cuandounpequeoimpulsodevolt aj eesaplicadoasut erminal gat e , ver figura 2. Fi gur a 2 Lamayoradevariadoresat irist ordiseadosparaoperarcon aliment acinACmonofsica,t ienen4t irist ores.Lasunidadesque operanconaliment acint rifsicasonfrecuent ement econst ruidos con seis t irist ores, ver figura 3.Unavariant ededichodiseoincluyeelreemplazodelafilainferior det irist orespordiodosrect ificadoresyadicionandoundiodode conmut acin a t ravs de la salida de armadura DC. Fi gur a 3 Lafuent edelcampomost radaenlafigura3seencuent ra implement adaporunpuent edediodos,porlot ant oelcampo recibeunvolt aj eDCfij odevalorigualasunominal.Laarmadura recibevolt aj eDCvariable,conlafinalidaddequeelmot ort rabaj e enlaregindet orqueconst ant et alcomosevioenlafigura16de la unidad I . Paradesconect arfsicament ealmot ordelaunidaddepot enciade est adoslido,seut ilizauncont act or(M),verfigura4.Alenergizar labobinadecont roldelcont act orM,elpuent erect ificadora t irist oresaliment aalaarmadurahaciendoquedichamquina t rabaj e como mot or impulsando a la carga acoplada a su ej e. Cuandosedeseat enercont roldefrenado de dicho mot or, se puede frenarrpidament epormediodeunaresist enciadefrenado dinmico(DynamicBrake: DB)at ravsdelaarmaduradelmot or, verfigura.4.Labobinadecont roldelcont act orMdebeser desenergizadaparapermit irquelaresist enciaDBact ecomouna cargadelaarmadura,lacualporaccindelainerciadesucarga, sehaconvert idoengenerador.Dichofrenadodinmicosloes efect ivo mient ras la armadura se encuent re en movimient o. TECSUP ndice Fi gur a 4 Adicionandoot rogrupodet irist ores(denominadosseccinreversa) conect adosconpolaridadinvert ida,verfigura5,elvariadorobt iene capacidadesregenerat ivasypuedeoperarenloscuat rocuadrant es, ver figura 6. Dichaconfiguracinofreceoperacinbidireccionalsinelusode cont act ores de inversin y frenado regenerat ivo cont rolado. Fi gur a 5 Fi gur a 6 Elfrenadoregenerat ivoseent iendecomoelret ornodeenerga desdeelmot or(durant eelinst ant edefrenadosecomport acomo generador)hacialafuent edealiment acinAC.Dichaenergadebe serdealgnmodoabsorbidaporlafuent e.Lafigura6nosmuest ra quedurant eelfrenado,lapolaridaddelaarmaduranocambiapero sielsent idodelacorrient e.Est oquieredecirqueparaelfrenado regenerat ivoelvolt aj edealiment acinalaarmadurasedebehacer menorquelat ensincont ra-elect romot riz.Verecuacin(1-1)dela Unidad I . Losvariadoresat irist oressonlosnormalment eut ilizadosenla indust riapuespuedencont rolarmot oresDCdefraccionesde pot encia hast a decenas de MW. 8.2.2.VARI ADOR A TRANSI STORES LosVariadoresat ransist oressonusadosenaplicacionesdebaj a pot enciaconmot oresdefraccionesdeHP,ysobret odoparael cont roldeposicinenservo-mecanismosdebidoalarapidezen respuest aquet ienesuet apadepot enciaimplement adocon t ransist ores, los cuales t rabaj an a velocidades de kHz. Ver figura 7. Losmot oresDCusadossondelt ipoimnpermanent e,esdecirque sucampoesunmat erialmagnt icoslido,elcualproporcionafluj o magnt icoalaarmadura,lacualesbobinadayt ieneconmut adory escobillas similar a lo ya est udiado. Elt iempodevidadelosmot oresdeimnpermanent edependedel t iempoquepermanezcaelfluj omagnt iconominalparaelquefue fabricado.Sidisminuyeelfluj omagnt icodelmot or,st epierdesu t orquenominalysut rabaj onosereficient epudiendo sobrecargarse con exceso de corrient e. TECSUP ndice Fi gur a 7 8.3.ETAPA DE CONTROL 8.3.1.CONTROL REALI MENTADO Sepresent aelDiagramadeBloquesdelvariadordevelocidadde mot orDCenelcualpresent amoslasprincipalespart esquela conforman. Ver figura 8. Fi gur a 8 Las part es numeradas se det allan a cont inuacin: # 1.Val or der ef er enci adevel oci dadingresandoalbloque comparador.Normalment eesunvalordevolt aj eproporcionadopor unpot encimet roosealesnormalizadas0-10V/ 4-20mA provenient es de un cont rolador. V APotencia Realimentacin de corriente Realimentacin de velocidad 12 3 4 6 75 8 1 9 1 V # 2.Er r or devel oci dad.Eselresult adodelacomparacindelas sealesdenominadasvalordereferenciadevelocidady realiment acin de velocidad. # 3.Bl oquer egul ador devel oci dad.Reaccionacon caract erst icasproporcional-int egral(PI )ant eelerrordevelocidad que recibe a su ent rada. La seal 4 es la salida. # 4.Val or der ef er enci adet or que.Denominadoasporquese comparaconlarealiment acindecorrient e,lacualesproporcional al t orque que desarrolla el mot or. # 5.Er r or det or que.Eselresult adodelacomparacindelas sealesdenominadasvalordereferenciadet orqueyrealiment acin de corrient e. # 6.Bl oquer egul ador det or que.Reaccionaconcaract erst icas proporcional-int egral(PI )ant eelerrordet orquequerecibeasu ent rada. La seal 7 es la salida # 7.Mandodi spar odet i r i st or es.EslasealDCquese t ransformaenpulsosdedisparoluegodeingresaralcircuit ode disparo.Elngulodedisparoest alquelapot enciaDCrecibidapor laarmaduradelmot orsealanecesariaparamant enerlavelocidad del mot or al valor de referencia deseado. # 8.Real i ment aci ndecor r i ent e.Eslasealquerepresent aa lacorrient edearmadura,medidaenformadirect apormediodeun t r ansf or mador decor r i ent eDCoenformaindirect apormedio de una resist encia de pequeo valor (r esi st enci a shunt ). # 9.Real i ment aci ndecor r i ent e.Eslasealdemedidade corrient edearmaduraperoenformaindirect apormediode t r ansf or mador esdecor r i ent eACubicadosenlaent radadela et apadepot encia.Dichovalordecorrient edebeserrect ificadopor mediodepuent edediodosyt ransformadoenVDCpormediode una resist encia. # 10.Real i ment aci ndevel oci dad.Eslasealdemedidade velocidadenformaindirect apormediodet omarunamuest radel volt aj edearmadura(versiguient eecuacin2-2).Dichovalort iene unerrorinherent edevelocidadmedidadebidoalacada a ar I , raznporlacualelvariadorpierdeprecisinalt rat arde cont rolar la velocidad.Paraminimizardichoproblemaseaplicalat cnicade Compensaci n I xR. # 11.Real i ment aci ndevel oci dad.Eslasealdemedidade velocidadenformadirect a.Elmedidordevelocidadseacopla direct ament ealej edelmot or.Exist endost iposdedichos medidoreslosquesedenominan: Tacogener ador (Di namo-Tacomt r i ca)yEncoder .Elt acogeneradorproporcionaunaseal t ipovolt aj eanalgicoDCproporcionalalavelocidaddelej edel mot oryconpolaridaddependiendodelsent idodegiro.Usarel TECSUP ndice t acogeneradorpermit eunaprecisindevelocidaddelordende 0,1%.Elencoderproporcionacuat rosealesdigit alesdesfasadas deados,loscualesproporcionaninformacindevelocidad,sent ido degiroyposicin.Usarelencoderpermit eunaprecisinde velocidad del orden de 0,01%. Se t iene los siguient es ej emplos: a) Lasinst ruccionesdesdeunaest acindecont roldeoperadoru ot raent rada,sonenviadashaciaelregulador,verfigura9.El reguladorcomparalasinst ruccionesconlasrealiment acionesde volt aj eycorrient eyenvalasealapropiadahaciaelcircuit ode disparo.Dichaet apaacondicionalospulsosdedisparoque act ivarnalosTransist oresot irist ores,causandosuconduccin.En algunosdiseos,elreguladorycircuit odedisparoest nunidosen un solo circuit o digit al. Fi gur a 9 Larealiment acindevolt aj edaunaindicacindelavelocidaddel mot or,ylacorrient eindicaelt orquedel mot or t al como se vio en la ecuacin (1-1) y (1-2) de la Unidad I . Dedichasecuacionesydespreciandolacadaenlainduct ancia aLse t iene: f a a aI n k r I V + =(2-2) Delaecuacinant eriorobservamos que la realiment acin de volt aj e dearmadura aV esunaformaindirect ademedirlavelocidadn en elmot or.Loidealseramedirelvalordelvolt aj econt ra-elect romot riz aE pero,esoesimposible,porlot ant olomej ores medirelvolt aj edearmaduraaplicadoyrest ardeellaunvolt aj e igualalacada a a r I ; est oesposiblegraciasaquelacadade volt aj eenlosext remosdecualquierresist enciaesproporcionalala cada en la resist encia de la armadura. Losaj ust est picosenelreguladorincluyen: mnimavelocidad, mximavelocidad,lmit edecorrient e(t orque),compensacinI R (carga) y aj ust e de la t asa de aceleracin. b) Parauncont rolmsprecisodelavelocidad,unencodero t acogenerador pueden ser mont ados en el mot or para dar una seal derealiment acin,verfigura10,queesproporcionalalavelocidad act ualdelmot or.Lacalidaddeest osydelreguladordet erminala precisin t ot al del variador. Fi gur a 10 Enlafigura9seobservaquelasbobinasdecampoyarmadurason aliment adasporcircuit osindependient es.Generalment ela aliment acinquerecibe el campo es const ant e, por lo que se facilit a lacaract erst icadecont roldet orque,lacualdependernicament e de la corrient e aplicada a la armadura.Enlafigura11serepresent aelmododecont rolmencionado,el cualesdelt ipo Cont r ol Vect or i al puesset ienelahabilidadde cont rolarindependient ement elascorrient esqueproducenelfluj oy t orqueenunmot orconelpropsit odecont rolarconprecisinsu t orque y pot encia.Elngulo d esde90debidoalaposicinmecnicaent reel conmut adorylasescobillas,porlot ant oelt orqueesdirect ament e proporcionalalacorrient edearmadura(Ia)yaqueIfesconst ant e. Observequealaument arlacargadelmot or,lavelocidadt iendea disminuiryporlot ant oelvariadordebesercapazdeproporcionar TECSUP ndice mayorIaTe= k Ia If Sen (d)IfIacarga 1carga 2dalmot orparacompensardichoincrement odecargayas mant ener la velocidad const ant e. Fi gur a 11 8.3.2.TRANSDUCTORES DE VELOCI DAD Y CORRI ENTE Los t ransduct ores son element os que cambian una magnit ud fsica a ot ra, es decir. Magnit udfsicadevelocidadangularsepuedecambiara una magnit ud fsica de volt aj e. Magnit ud fsica de corrient e se cambia a volt aj e. Magnit udfsicademovimient oangularsecambiaavolt aj es senoidales. Ent relost ransduct oresqueseut ilizanparamedirvelocidad t enemos: 8.3.2.1.ENCODER Losencoderest ndivididosendosgrupos:increment al y absolut o. Encoder I ncr ement al ,cuent ansimplement eelpaso deunadivisindelcrculoyent regansalidaspulsant es quepermit enalmacenarlacuent ayconocerelsent ido derot acin.Est emt odoesconocidocomosist emade salida A Quad By se muest ra en la figura 12. Fi gur a 12 A B Impulso de ngulo cero Enest emt odo,elsent idodegirosededucedela presenciadelosfrent esdelost renesdeimpulsosAy B.Unat ransicinde0a1 en Ase produce ant es que unat ransicindelamismaformaen B enunsent ido derot acin,ylocont rariosucedesielgiroesen sent ido opuest o, ver figura 13. Durant elarot acindelej e,cadavezquepasaporla posicincerosegeneraunimpulsosincrnicament e conAyB.Losencoderincrement alesproducenest os impulsos a part ir de disposit ivos fot oelct ricos. Lavent aj adelencoderincrement alesquelaposicin inicialnoesconocidaenelinst ant edelapuest aen marcha. Fi gur a 13 Algunosvaloresnominalesdelosencoder increment alesson: 1024pulsosporrevolucin,300 pulsos por revolucin, et c. Encoder Absol ut o,proporcionanunasalidadigit al paraleloqueesgeneradaporunpat rnsit uadosobre undiscorot at ivoacopladoalej e.Lossensores empleadosenest ecasopuedensercont act oelct ricos ounsist emafot oelct rico.Puedenut ilizarsediversos cdigos,siendoelbinarioyelGraylosmscorrient es yesposiblealcanzarresolucionesyprecisionesmuy alt as,delordende16bit s(20segundosdearco)y superiores. Est emt odot ieneelinconvenient edesuelevado cost oypresent aelproblemadelat ransmisindelos dat osenparalelosielencodersehalladist ant edel sist ema elect rnico de medida. TECSUP ndice 8.3.2.2.RESOLVER Resol ver ,esunt ransformadorrot at ivocuyat ensinanalgica desalidaest relacionadanicament econelngulodesuej e. Es,porlot ant o,unt ransduct ordeposicinabsolut aconun ngulo de rot acin de 0 a 360. Ver figura 14. Elresolvercomot ransduct ordemedidadengulopresent a diversasvent aj as.Enprimerlugar,esundisposit ivomecnico robust oquepuedesoport arambient esagresivosdepolvo, aceit e,t emperat urasext remasyradiaciones.Ensegundolugar, porserunt ransformadorint roduceseparacindesealyel rechazo nat ural de modo comn de las int erferencias elct ricas. Fi gur a 14 Est acaract erst ica,asociadaconelechodequeslose necesit ancuat rohilosparalat ransmisindedat osangulares, hacealresolvernicoenlamedidadenguloseidealment e apropiadosparaoperarenlasdurascondicionesambient ales propias de la indust ria pesada y aeroespacial. Act ualment esedisponederesolversesinescobillas,queno necesit anest ablecerningncont act oconelrot or,loque aument a en gran medida la duracin y fiabilidad del disposit ivo. 8.3.2.3.TACMETROS Tacogener ador ( Tach) oDnamoTacomt r i ca( DT) ,es unamquinaelct ricaDCqueconviert eenergamecnicaa energa elct rica, es decir que t rabaj a como generador DC. Sus part es son: Est at or conformadoporunimnpermanent equeproporciona el fluj o magnt ico F, y Rot or const ruidodeunncleolaminadoranurado,sobreel cualset ienenbobinadosdealambresdecobre,losque t erminanenelconmut adoryescobillasnecesariospara t ransformarelvolt aj einducidoensalidadisponibleDC.Ver figura 15. Fi gur a 15 Elej edelt acmet roseacoplaconelej edelmot ordelcualse vaat omarlamedidadevelocidad.Algirarelmot or,suej e arrast raaldelt acmet ro,elcualrespondeensusalidaconun volt aj e DC direct ament e proporcional a la velocidad del mot or. Set ienelasiguient eecuacinquerelacionalavelocidadde ent radan (enRPM)yelvolt aj eDCdesalida outV del t acmet ro: n k VF out =(2-3) Lapolaridaddelasalidadependedelsent idodegiro.Las unidadescomnment eusadasparalaplacadedat osdel t acmet ro son por ej emplo, 20V/ RPM. 8.3.2.4.TRANSFORMADOR DE CORRI ENTE AC Conformadoporunncleolaminadot oroidalalrededor delcualseencuent raelbobinadoinducidoquevienea serelsecundario.Porelaguj erodelncleot oroidalva elcabledelacorrient eamedir(Iprimario),dicha corrient eesAC; lacorrient edesalidasedenomina Isecundario,yt ambinesACperodeunvalormenor,de acuerdoalarelacindet ransformacinsegnsuplaca de dat os. Lacorrient esecundariadebeserrect ificadamediant e puent edediodosyconvert idaavolt iost alcomose muest ra en la figura 2-13. n A. T Vout DT TECSUP ndice Fi gur a 2-13 Se t iene la siguient e relacin: R I k VPRIMARIO OUT 1=(2-4) Dondek1eslarelacindet ransformacin (IPRI MARI O/ ISECUNDARI O8.3.2.5.TRANSFORMADOR DE CORRI ENTE DC )nominalyReslaresist enciade conversin de corrient e a volt aj e. Elt ransformadordecorrient eACvacolocadoenla lneadealiment acinalaet apadepot enciaysu finalidadesmedirenformaindirect alacorrient eDC que consume la armadura. Sebasaenelfenmenode efect oHall enelquelos port adoresdecargaquesemuevenat ravsdeun campomagnt icosonforzadoshaciaunladodel mediodelconduct or,luegoladist ribucinnouniforme delacargaproduceunadiferenciadepot encialde ladoalado,elcualsedenominaVolt aj eHall.Enla figura2-14semuest raunaaplicacincomomedidor de fluj o de pot encia. Fi gur a 2-14 8.3.2.6.RESI STENCI A SHUNT Conformadoporunabarradecobreobronce,lacual escolocadaenserieconelconduct orcuyacorrient e DC se desea medir. Ver figura 2-15. Fi gur a 2-15 Sebasa en el principio de cada de volt aj e que produce una resist enciaalserat ravesadaporunacorrient e(Leyde Ohm). La ecuacin que represent a la relacin es: ARMADURAI k mV Vout2) ( =(2-5) Dondek2eslarelacindet ransformacinenmV/ Amperios nominalesdadaenlaplacadedat osdedicharesist encia shunt . Seespecificadelsiguient emodo: k2= 20mV/ 50A, k2= 50mV/ 50A,et c.Locualquieredecir,paraelprimer caso,quealpasarunacorrient emximade50ADCexist e unacadadevolt aj eiguala20mVenlosbornesdela resist encia shunt . Su vent aj a es el cost o econmico. Ladesvent aj aesquenot ieneaislamient oent reet apade pot enciayet apadecont rol; ademsesnecesario amplificar la seal de salida del orden de mV a V. Enalgunasaplicaciones,paraconservarelaislamient o ent reet apadepot enciaycont rol,seut ilizaunat arj et a convert idoraDC/ DClacualcumplet ambinlafuncinde amplificarlasealdeproporcionalalacorrient equevaa recibir la et apa de cont rol. TECSUP ndice 8.3.3.CONCEPTOS DE CONTROL Cont r olde Pr ocesos Esunmt odoporelcualun Proceso defabricacinpuedeser cont roladodeformacont inuayaut omt ica,conresult ados regularesycoherent es.Elcont roldeprocesosdefineelsist ema general, sus component es, y sus respect ivas capacidades.El cont rol de procesos puede t ener los siguient es nombres. Cont rol de lot es (bat ch) cont inuos. Cont rol de bucle cerrado. Cont rol de bomba. Cont rol de nivel. Cont rol t rmico de zona. Cont rol aut omt ico. Se t ienen las siguient es vent aj as: Lacapacidaddefabricarunproduct oconexact it ud repet ible. Elusomaseficazyeficient edelasinst alacionesdela plant a. Permit ealoperadordedicarseat rabaj osmsproduct ivosy que requiera mayor dest reza. Sereducenlast areasaburridasyseevit aquehaya t rabaj adores expuest os a operaciones peligrosas. Mayor product ividad, menor desperdicio. Cont r olde bucl e abi er t o ( si n r eal i ment aci n) Sedenominaasaunsist emadecont rolquenodet ect asupropia salidayporlot ant onohacecorreccionesenelproceso.Nohay ret roaliment acinalsist emadecont rolquelepermit aast e regular el proceso. Cont r olde bucl e cer r ado ( con r eal i ment aci n) Ofrecealusuariolacapacidaddeprogramarunadet erminada operacindemodoqueserealiceenformaregularycoherent e.Un sist emadecont rolquehayasidocorrect ament epreparadoharello independient ement edecasit odaslasinfluencias(pert urbaciones) ext ernas. Elcont rolProporcional-I nt egral-Derivat ivo(PI D)t ienecomofin especficomant enerlaregularidaddelprocesoycompensarlas pert urbaciones ext ernas. Di agr ama de Bl oques de un Si st ema Real i ment ado Lossist emasdecont rolserepresent anusualment emediant euna seriedebloquesint erconect ados.Losbloquesrepresent anlas funciones especficas del sist ema. Ver figura 2-16. Fi gur a 2-16 Todosist emarealiment adopuededividirseencuat rooperaciones bsicas: 1.Medi ci n de l a var i abl e cont r ol ada. Lavariablecont roladapuedesert emperat ura,velocidad, espesor,presindeagua,et c.Comoelement odemedicinse usaunsensor,ylamedicinobt enidaseconviert eluegoen unasealcompat ibleconlasent radasdelcont rol,porlo generalvolt aj e(0-10V)ocorrient e(4-20mA).Est aseal represent a a la variable cont rolada. 2.Det er mi naci n deler r or . Est o se realiza en la seccin de comparacin. Vmedida Vref Error =(2-6) 3.La sealde er r or Esusadaluegoporelcont rolparacambiarelt orqueola velocidad del mot or. TECSUP ndice 4.La var i abl e cont r ol ada Seempleadespuselt orqueolavelocidaddelmot orpara reducirlaseal de error accionando el cont rol de manera que el valorrealdelavariablecont roladaseaproximealvalorde referencia(Vref).Esimport ant enot arquelossist emasde cont rolrealiment adossonaccionadosmediant eelerror; es decir,deberexist irunerrorant esqueelsist emat rat ede hacer la correccin respect iva. Def i ni ci n de P( Gananci a Pr opor ci onal ) Eslaamplificacinqueseaplicaalasealdeerrordelproceso y que va a result ar en una det erminada salida del cont rol. La ganancia proporcional se define como: Pk Aout =(2-7) Donde:Aout =Salida del cont rol KPLaamplit uddelasalidadelcont rolesfuncindelerrordel proceso, mult iplicado por la ganancia proporcional. =Ganancia proporcional =Seal de error del proceso La ecuacin (2-7) se puede int erpret ar como: Paraunadet erminadamagnit uddelerror,cuant omayorseala ganancia proporcional, mayor ser la salida. Paraundet erminadovalordelagananciaproporcional,cuant o mayor sea el error, mayor ser la salida. Verfigura2-17paraaclararladefinicindeganancia proporcional. Figura 2-17 Def i ni ci n de I ( Gananci a I nt egr al ) Lagananciaint egral(aligualquelagananciaproporcional)es unaamplificacindelasealdeerrordelproceso,pero depende del t iempo. Unerrordeest adoest acionarioquesemant ienendurant eun largoperododet iempoesconocidocomodesviacin(offset o desequilibrio).Lagananciaint egralcompensaest adesviacino error a largo plazo. La ganancia int egral se define como: = t k Aouti (2-8) Donde: Aout =Salida del cont rol. =Seal de error del proceso. = tCambio en el t iempo. La int erpret acin de la ecuacin (2-8) es: Lasalidadelcont rol(Aout )esigualalagananciaint egral (ki),mult iplicadaporelerroracumuladodurant eun int ervalo de t iempo t . Elerrordelargoplazoseacumulaat ravsdelt iempoyla gananciaint egralpermit ecompensaryreducirelerrorde largo plazo. Engeneral,siust edusaraenunprocesot ansoloelcont rol proporcional,lasalidadelcont rolnuncaharaquelavariable cont roladaseaexact ament eigualalvalordereferencia. Siemprehabraunapequeacant idaddeerror.La caract erst icaint egraldet ect aest adesviacindelargoplazoy corrigelasalidadelcont rolparareducirelefect odet al desviacin. Ver figura 2-19 para mej or int erpret acin de dicha variable. Fi gur a 2-19 TECSUP ndice Def i ni ci n de D( Gananci a Di f er enci al ) Elelement odiferencialesproporcionalalat asadecambiodel errordelproceso.Lagananciadiferencialseproporcionapara reducirlasobremodulacin(overshoot osobreimpulso)del cont roldeprocesosdurant epert urbacionesrepent inasdegran magnit ud.El element o diferencial responde nicament e durant e las condiciones t ransit orias. La ganancia diferencial se define como: tk AoutD= (2-9) Donde: KD=t=Ganancia diferencial. Cambioenlasealdeerrordelprocesodivididaporel cambio del t iempo. La int erpret acin de la ecuacin (2-9) es: Alproducirseungrancambioenelerrordelprocesodurant e unperodofij odet iempo,elt erminodiferencialej ercerun efect o grande sobre la salida de cont rol. Unpequeocambioenelerrordelprocesodurant eunperodo fij o de t iempo ej ercer menor efect o sobre la salida del cont rol. Enlamayoradelasaplicacioneslagananciadiferenciales rarament eusada.Desernecesaria,seladeberemplearcon sumo cuidado, puest o que podra provocar inest abilidad. Ver figura 2-20 Fi gur a 2-20 Def i ni ci n de PI D( Pr opor ci onal , I nt egr al , Der i vat i vo) Eslasumat ot aldelost reselement osdeganancia,ypuede expresarse como sigue: + + =tk t k k AoutD I P(2-10) Se puede int erpret ar la ecuacin ant erior: LagananciaProporcionalesunagananciadeest ado est acionario y est siempre act iva. LagananciaI nt egralest aract ivasolament eant e desviacionesporerroresdelargoplazo.Noest aract ivaenel bucle de cont rol cuando los errores son de breve duracin. Lagananciadiferencialest aract ivasolament eant e desviacionesporerrorest ransit orios,decort oplazo.Noest ar act ivaenelbucledecont rolcuandoloserroressondelarga duracin. Ver la figura 2-21 Fi gur a 2-21 8.4.CRI TERI OS PARA LA PUESTA EN MARCHA Ant esdeprocederalapuest aenmarchadelvariador,esimprescindible haberledoelmanualrespect ivo,endondeelfabricant enosproporciona informacinsobrelaspruebaspreviasaefect uarenlaset apasdepot enciay cont rol.Elmt odoquepresent amosacont inuacinpuedeservircomouna referencia de pruebas usadas sobre t odo en variadores del t ipo analgicos.Dichaspruebasdebenserrealizadasest andoelvariadorsinaliment acinde energa. 8.4.1.COMPROBACI N ESTADO DE LA ETAPA DE POTENCI A Dest apeelequipovariadorycompruebeelest adodelosdiodosy t irist oresqueconformanlaet apadepot encia.Observarquese t ienendospart es,lascualescorrespondenaloscircuit osde TECSUP ndice aliment acindearmaduraycampo.Ut iliceunmult met rodigit alen escaladediodos,verfigura2-22.Esimport ant equet enga conocimient odelt ipoderect ificadorcont roladoimplement adopor el fabricant e. Fi gur a 2-22 Reviseel est ado de los fusibles, los cables de conexin, las borneras defuerza,losempalmes,lospuent esquesirvenparaadapt arla et apadepot enciaparadiversosnivelesdevolt aj esdealiment acin (110VAC,220VAC,380VAC,440VAC),lossensoresdecorrient ey velocidad, et c. Pormediodeobservacinminuciosadet erminesiexist enrest osde suciedad,polvoohumedad.Procedaalalimpiezaconunt rapo secoquenodej epelusaoent odocasoconunabrochadepelode cerda para evit ar problemas de carga est t ica. Terminadoelprocedimient o,elequipovariadordebeser ensamblado nuevament e y preparado para la siguient e fase. 8.4.2.COMPROBACI N ESTADO DE LA ETAPA DE CONTROL Sinaplicarenergayconayudadelmanualdelfabricant e,efect uar los empalmes de conexin a las borneras de pot encia y cont rol. Laborneradepot enciasepuededescribirgeneralment ecomo sigue:(Ver figura 2-23) Fi gur a 2-23 L1L2L3+A-A+F-F Lmparas GNDCable Cable Anodo Ctodo 0,45V En donde: LasbornerasL1,L2yL3sonlaent radadealiment acinVACdel niveldevolt aj eaj ust adoenelprocedimient oant erior(seat omado comoej emplounvariadordevelocidadt rifsicoquesonlosms usadosanivelindust rial).Dichosvolt aj esdelneaaliment analos circuit os rect ificadores de armadura y campo. Lasborneras+ AyAsonlasalidadelrect ificadorqueseencargar de aliment ar a la armadura con volt aj e DC. Lasborneras+ FyFsonlasalidadelrect ificadorqueseencargar de aliment ar con volt aj e DC al campo del mot or. Durant elacomprobacindelaet apadepot encia,lassalidasde armaduraycampodelaborneradepot enciaseconect anaunas lmparasquesimularn,porelmoment o,lafuncindedichas bobinas. La bornera de cont rol (ver figura 2-24) se describe como sigue: Fi gur a 2-24 Normalment e: LaborneraL1,L2yL3eselmismovolt aj equealiment aala borneradepot encia(salvoindicacinencont rariodelfabricant e). La ent rada Runpermit e habilit ar el funcionamient o del Variador. Elpot encimet roVreferenciaeslasealdereferenciadevelocidad (en sent ido de giro horario el punt o deslizant e debe unirse con + V) Labornera+ DTyDTeslaent radadelasealderealiment acin develocidadquenormalment eseconect aalt acogenerador,pero enest ecasodeprueba,sereemplazaporunafuent ede aliment acin DC de valor adecuado. El procedimient o de prueba de la et apa de cont rol es: L1L2L3Run0v+VSP+DT-DT Parada/Marcha Vreferencia Fuente DC TECSUP ndice Aj ust eelpot encimet roVreferenciaylafuent eDCalmnimo (sent ido ant ihorario). El int errupt or Parada/ Marcha debe est ar abiert o. Aliment arconvolt aj eVACambasborneras.Lalmparaque represent a a la bobina de campo se encender inmediat ament e. Cierreelint errupt orParada/ Marcha.Lalmparaquerepresent aala armaduradebepermanecerapagada(amenosquesuaj ust ede velocidad mnima sea diferent e de cero). Gireligerament eensent idohorarioelpot encimet roVreferencia hast aobservarquelalmparadearmaduracomienceailuminar. Dichoincrement odeiluminacinaument alent ament e (indicndonosqueelvariadort ienerampadeaceleracin)hast a quealcanzaelmximovolt aj eposibledearmadurasegnplacade dat os del variador. Girelent ament eensent idohorariolafuent eDChast aobservarque lalmparadearmaduracomienzaaapagarselent ament e (indicndonosquet ienerampade desaceleracin) hast a iluminacin mnima. Sielvariadorrespondedelaformaindicadalneasarribase concluye que la et apa de cont rol se encuent ra operat iva. Apague el variador y desconect e los empalmes de prueba. 8.4.3.I NSTALACI N DEL VARI ADOR Luegodeseguirelprocedimient odeprueba,secont inaconla inst alacindelvariadorenellugardesignadoparaelcaso,t eniendo encuent alascondicionesdepuest aat ierra,dist anciasconot ros equipos,facilidaddeoperacinparaelusuario,vent ilacinet c.,t al comoindicaelfabricant eensumanualdeinst alacin.Como ej emplo ver figura 2-25. Noolvidequeelmot oraserimpulsadoporelvariadordebehaber sidopreviament erevisadocomprobandoquenot engaproblemas mecnicos,falt adeasent amient odeescobillas,baj oaislamient o, falt a de vent ilacin forzada, et c. Siempreesrecomendableverificarlaplacadedat osdelmot ory variador.Normalment eelvolt aj edesalidamximadelvariador debesermayorqueeldelmot orparapodersercapazde proporcionar150%det orqueadicionaldurant ebrevessegundos ant e cargas de gran inercia. Fi gur a 2-25 8.4.4.PUESTA EN MARCHA Lapuest aenmarchaserealizaconelmot orDCinst aladocomo cargadelvariador.LasconexionesdelasbornerasdePot enciay Cont roldebenserrealizadassegnlasindicacionesdelfabricant e delvariadorparaunpt imoresult adoenelcont roldevelocidaddel mot or. Enlaact ualidadlosvariadoresdevelocidaddigit alesfacilit anla puest aenmarchapuesdisponendeunt ecladoysupant alla respect ivadondeseobservanlosvaloresdeparmet rosaser aj ust ados. Acont inuacinmost ramoslosprincipalesparmet rosque normalment edebenseraj ust adosparaconseguirunpt imo rendimient o del equipo variador de Velocidad Real i ment aci n de vel oci dad Normalment elosfabricant esdisponenlaposibilidaddeusar realiment acinporarmadura,t acogeneradoroencoder.Sedebe escogercualquieradeellas.Tododependerdelaexact it udconla que se quiere t ener el cont rol de velocidad.TECSUP ndice Vel oci dad Mni ma Esunpot encimet roint ernodelvariadorqueseaj ust apornica vez.Elpot encimet roVreferenciadebeest aralmnimo(sent ido ant ihorario)parapoderaj ust arlavelocidadmnimadecomn acuerdoconlapersonaencargadadelasupervisindelproceso indust rial del que formara part e el variador Vel oci dad Mxi ma Aligualqueelcasoant erior,esunpot encimet roint ernodel variador.Suaj ust eseefect apornicavez.Elpot encimet ro Vreferenciadebeest aralmximo(sent idohorario)parapoder aj ust ar la velocidad mxima. Rampa de acel er aci n Pot encimet roint ernoyaj ust ablepornicavez.Suvalordepende delprocesoindust rialacont rolar.Sedebeconsult arconel responsable. Rampa de desacel er aci n I gual que el caso ant erior. Lmi t e de cor r i ent e Pot encimet roint ernoyaj ust ablepornicavez.Suvalordebeser t alquenopermit aalvariadorproporcionarcorrient edearmadura mayoralvalornominaldelmot or.Porlot ant oesunaprot eccin t ant o para el mot or como para la et apa de pot encia del variador. Para aj ust ar correct ament e se procede como sigue: a) . Pot encimet ros Vreferencia y lmit e de corrient e al mnimo. b) . Ret ire aliment acin de campo del mot or o t rabe el ej e. c) . Coloque una pinza amperimt rica en la armadura del mot or. d) . Aliment e con energa al variador. e) .Pot encimet roVreferenciaincrement elent ament ealmximo. La corrient e de armadura no debe subir demasiado. f ) .Aj ust elent ament eensent idohorarioelpot encimet rodelmit e decorrient ehast aqueelvalormedidodelacorrient ede armaduraseaigualalvalornominalvist oenplacadedat osdel mot or. g) .Selleelpot encimet rodelmit edecorrient eparaquenose puedamanipular.Ret orneelpot encimet roVreferenciaal mnimo. h) Apagueelvariadorydest rabeelej edelmot oroinst ale nuevament e el campo. Compensaci n I xR Pot encimet roint ernoaj ust ablepornicavez.Slosedebeusar cuandolarealiment acindevelocidadespormediodevolt aj ede armadura. El procedimient o a seguir es: a) .Enciendaelvariador,compensacinI xRdebeest aralmnimo. ManiobreVreferenciahast aquelavelocidaddelmot orseaun valorconocido.Anot edichovalor.Elmot ordebeest arenvaco a carga mnima. b) .Apliquecargamximaalmot or.Anot esuvelocidad,lacual debesermenorqueelvalorenvaco.I ncrement eligerament e elpot encimet rodecompensacinI xRhast alograrquela velocidaddelmot orseacerqueasuvalor en vaco. Realice ms pruebasparadiferent escargasyluegoselleelpot encimet ro compensacin I xR. Aj ust e de Est abi l i dad Lospot encimet rosdeest abilidadosint onadebenest araj ust ados t alcomoloindicainicialment eelfabricant edelvariador.Luego enciendaelvariadorymanipulelavelocidaddelmot orhast aun valorint ermedio.Apliquecargaalmot oryobservelareaccindel cambiodevelocidaddelmot or.Elvariadordebecont rolarla velocidaddelmot orsincausaroscilacionesant ecambiosdecarga. Siga las indicaciones del fabricant e. 9.EJEMPLOS Acont inuacinpresent amosalgunosej emplosdesint onizacindevariadores, conlosquepret endemosdarunaideadealgunosprocedimient osaseguirpara lograr que el sist ema cont rolado t rabaj e de manera pt ima. 9.1.SI NTONI ZACI N MANUAL CON UN MULT METRO Sint onizacin Manual I nicial de los Sist emas en General 1. Aj ust e la ganancia int egral( )Ik a 0. 2. Aj ust e la ganancia diferencial( )Dka 0. 3. Aj ust e la ganancia proporcional( )Pken 20% de su mximo valor. 4. Habilit eelcont rolyhgalofuncionarconcargaconst ant e.Aj ust eel pot encimet ro de valor de referencia al punt o medio de su rot acin. 5. Observe la seal de realiment acin con un mult met ro. 6. I ncrement e( )Pk lent ament ehast aquelarealiment acindelproceso comienceaaument ar.Elobj et ivo es hacer que la realiment acin alcance desurangot ot aldeescalacomplet a.Encasoqueocurran oscilaciones, reduzca un poco( )Pky cont ine el paso siguient e. 7. Cambieelvalordereferenciaenun20%aproximadament e,yobserve lasealderealiment acindelproceso(oelmot or,siresult a convenient e). TECSUP ndice 8.Silarespuest ahasidoest able,increment e ( )Pkhast aquela realiment acindelprocesooscileunpocoalefect uarseelpaso7. Disminuya luego lent ament e ( )Pk

hast aquelarealiment acindelprocesoseaest able.Est eparmet ro est ar definido. NOTA: Mient rasseoperaconcargaconst ant e,elvalorrealiment adono serigualqueelvalordereferencia.Est osersint onizadoluego.Ver figura 2-26. Fi gur a 2-26 9.Habilit eelcont rolyhgalofuncionarconunacargaconst ant e.Aj ust ela sealdereferenciaalamit addesumximovalor.Maniobre( )Ik aun valorpequeo,porej emplo0,1Hz.Observelasealderealiment acin delproceso,laquedeberaument arlent ament edurant eunperodode variossegundoshast aalcanzarexact ament eelvalordereferencia. Aument e( )Ik parareducirelt iempoquellevaeliminarelerrordeest ado est acionario.Sielsist emacomienzaaoscilarosehaceinest able,reduzca ( )Ik .Unagananciaint egraldelprocesoqueseademasiadaalt acrear fcilment einest abilidadencasicualquiersist ema.Useelmnimovalorde gananciaqueresult enecesarioparalograrlaoperacinapropiada.Ver figura 2-27. Fi gur a 2-27 10.Sielsist emasigueinest ableorespondepoco,reviseel dimensionamient odelmot oryelcont rolconrespect oalacarga. Compruebet ambinsielparmet roVel oci dadMxi maes suficient ement ealt a.Enalgunoscasosdichoparmet ropuedeserel fact orlimit ant e,oquizselconj unt odemot orycont rolresult e demasiado pequeo para la aplicacin. 9.2.SI NTONI ZACI N MANUAL CON UN OSCI LOSCOPI O Unaument oenlagananciaproporcional( )Pk result arenunarespuest a rpida,yunagananciaproporcionalexcesivaocasionarsobr emodul aci n (sobr ei mpul souover shoot )yoscilacionest ransit orias(r i ngi ng).Al disminuirlagananciaproporcionalseobt endrunarespuest amslent a,y mermarnlasobremodulacinylasoscilacionest ransit oriasprovocadaspor unagananciaproporcionalexcesiva.Silagananciaproporcionalyla gananciaint egralseaj ust anconvaloresquesondemasiadoprximasunoal ot ro, puede t ambin ocurrir una condicin de sobremodulacin. ElvalorenHzdelagananciaint egralpuededefinirsecomocualquier magnit uddesde0a10Hz.Aldefinirse( )Ik como0,seeliminala compensacin int egral, result ando en un bucle de t asa proporcional. Est aseleccinesidealparaaquellossist emasenquedebeevit arsela sobremodulacinyquenorequieranungradosust ancialde r i gi dez (l a capaci daddel auni daddemant ener l avel oci dadder ef er enci a pese a l as car gas de t or ques var i abl es). Alincrement arseelvalordelagananciaint egralseaument alagananciade baj afrecuenciaylarigidezdelaunidad; unagananciaint egralexcesivavaa producirsobremodulacinant emandosdevelocidadt ransit oriosypuede result ar en oscilaciones. El aj ust e t pico es de 1 a 4Hz. Parasint onizarmanualment eelcont roldevelocidadprocederdela siguient e manera, observando con osciloscopio la seal de la variable medida: TECSUP ndice 1.Lagananciaint egraldebeest aralmnimo(Sedefine 0 comosin ganancia int egral y 10como mxima ganancia int egral). 2. La ganancia diferencial al mnimo. 3.Aj ust eelparmet ro( )Pk hast alograrunarespuest aadecuadaalos mandos escalonados del valor de referencia. 4. Aument e( )Ikpara increment ar la rigidez de la unidad. Esconvenient emonit orearlarespuest aescalonadadelarealiment acin usandounosciloscopiodealmacenamient o.Lasfigurassiguient esilust ran comoseverenunosciloscopiolarespuest adelarealiment acinbaj o diversosaj ust esdelasganancias.Est asformasdeondamuest ranla respuest adurant eunmandodelpunt odeaj ust eescalonadodesdecero hast a 4/ 5 de la escala complet a. Lafigura2-28muest ralarespuest ade un bucle de t asa proporcional cuando lagananciaint egralest adefinidaen0Hz.Elvalordelaganancia proporcional es, sin embargo, demasiado baj o. Fi gur a 2-28 Lafigura2-29esunej emplodeunagananciaproporcionalexcesiva: not e las oscilaciones t ransit orias en la respuest a de la realiment acin del proceso. Fi gur a 2-29 Lafigura2-30muest ralarespuest apt imaparaest esist emaenpart icular (Ganancia proporcional del proceso=100, y ganancia int egral=2,00 Hz). Fi gur a 2-30 Enlafigura2-31lagananciaint egralfuepuest ademasiadoalt a(2,00Hz) paraelvalordelagananciaproporcional(10).Comoresult ado,hay oscilacionest ransit oriasysobremodulacinexcesiva.Porlot ant odeber aument arselagananciaproporcionaldelprocesooreducirselaganancia int egral del proceso. Figura 2-31 10.RESUMEN Enlapresent eunidadsehanmost radolaspart esqueconformanunvariadorde velocidad de mot or DC:Et apa de Cont rol y Et apa de Pot encia. Respect odelaet apadepot enciasepuedendividirendos: Et apadePot encia implement adaconTransist ores,usadasenaplicacionesdebaj aenergaycon necesidadderespuest asdinmicasmuyrpidast alcomoelcasodecont rolde posicin; yluegolaEt apadePot enciaimplement adaconTirist ores,usadasen aplicaciones de gran energa para la indust ria en general. DelaEt apadeCont rolset ienendospart esprincipales: ReguladordeVelocidad yReguladordeTorque.Delcorrect oaj ust eosint onadecadaunodedichos reguladoresdependerlapt imarespuest adelsist emadecont rolant ecambios de carga que t rat arn de desest abilizarlo. TECSUP ndice Secomprobqueelmot orDCdeexcit acinindependient e,debidoasuspropias caract erst icas,esmuyfcildecont rolarpueselparmet rot orquees prct icament eproporcionalalacorrient edearmadura(pueslacorrient ede campoesnormalment emant enidoconst ant e),denominndose Cont rol Vect orial almododecont rolempleado.Dichacaract erst icapermit euncont rol muyfinodesuvelocidad,cuyaprecisint ambindependedelt ipode t ransduct or empleado. Lost ransduct oresmuyusadosenlosvariadoresdevelocidaddemot orDCson:t ransformadoresdecorrient eAC,decorrient eDC,resist enciashunt ,encoder, et c. Paralacomprobacindelest adoenqueseencuent raelvariadorant esdesu puest aenmarcha,sedescribieronalgunosmt odosquenosayudarna det erminar si dicho variador efect ivament e se encuent ra en buen est ado. Enlapresent eunidadt ambinsebrindoinformacinsobreConcept osdeCont rol t alescomoCont roldeProcesos,gananciaproporcional,gananciaint egraly gananciadiferencial; losquecomprobamoscumplenunimport ant epapel durant e la puest a en marcha del equipo variador. Porlt imo,set ienendosej emplosquenospuedenservirdeguapara aplicacionesenloscualeselfabricant edelvariadornoindiqueelmodode sint onizar correct ament e el funcionamient o de t odo el sist ema cont rolado. UNI DAD I I I Variador de velocidad de mot or AC Tecsup ndice ndice Uni dad I I I : Var i adorde Vel oci dad de Mot orAC 1.I nt roduccin............................................................................................................ 0 2.Obj et ivos ................................................................................................................ 0 3.Cont enido de la unidad I I I ........................................................................................ 0 3.1.Fundament os .................................................................................................. 2 3.1.1.Cont rol por variacion de volt aj e ............................................................. 2 3.1.2.Cont rol por variacion de frecuencia ........................................................ 2 3.1.3.Cont rol por resist encias rot ricas ........................................................... 3 3.1.4.Cont rol por V/ f const ant e ...................................................................... 4 3.2.Et apa de pot encia ........................................................................................... 5 3.2.1.Tipos de variadores .............................................................................. 5 3.2.2.El t ransist or I GBT ................................................................................. 7 3.2.3.El inversor puent e t rifsico .................................................................... 8 3.2.4.Volt aj e seno-PWM ................................................................................ 9 3.3.Et apa de cont rol ............................................................................................. 9 3.3.1.Regulador V/ f ..................................................................................... 10 3.3.2.Regulador vect or bsico ...............