INGENIERÍA ELÉCTRICACONTROL DE MAQUINAS ELÉCTRICAS

ING. GARCÍA RAMOS OSBALDO YSAACC

CURSO ONLINE VARIADORES DE FRECUENCIA SIEMENS

Tanto en la industria como en los hogares se han usado y se siguen usando los motores asíncronos o más bien llamados motores de inducción, esto data desde los años 50. Estos motores son muy utilizados porque requieren poco mantenimiento, son baratos y de fácil instalación.

Estos motores trabajan con una velocidad de giro fija y constante su alimentación era directa de la red y esto hacia que fueran muy económicos, la red que alimentaba a estos motores de inducción era una red trifásica, como su nombre lo dice consta de 3 conductores en los cuales circula una corriente alterna, la corriente alterna cambia de sentido 100 veces por segundo, en otras palabras tiene una frecuencia de 50 hz, la cual esta frecuencia varía de acuerdo al país de donde nos encontremos, por ejemplo acá en México y estados unidos se utilizaba una frecuencia de 50 hz, pero al cambiar la frecuencia del suministro eléctrico, también se tuvieron que cambiar la frecuencia de los aparatos eléctricos de aquella época, hoy en día se utiliza una red de 60 hz o 60 ciclos por segundo.

Estas fases de la red trifásica circular corrientes alternas las cuales están desfasadas en el tiempo es decir no se tocan, el desfase entre ellas equivale a un tercio de la duración de un periodo, cuando las corrientes circulan por los bobinados de un motor trifásico se crea algo llamado campo magnético, en su interior el campo magnético tiene como función hacer girar el rotor del motor trifásico, por ende el rotor es una parte muy importante del motor.

Ya vimos los antecedentes del motor de inducción, pero también tienen desventajas al alimentar al motor directo de la red de suministro eléctrico

La primera desventaja es la sobrecorriente al conectar, el principio de funcionamiento del motor de inducción es que el motor absorbe una corriente muy alta desde el estado estacionario al estado de velocidad, es decir que la corriente que se necesita para acelerar el motor es muy alta.

Lac corriente que consume nuestro motor debe ser soportara por la red de alimentación, para esto se deben contar con los calibres adecuados para los conductores, deben de estar dimensionados y además se debe contar con los elementos de protección necesarios para satisfacer la demanda y proteger nuestra instalación y el motor. Al momento de arrancar nuestro motor, este provoca una caída de tensión en la red de alimentación que afecta a otros equipos que estén conectados en nuestra misma red.

Otra desventaja es el torque, el torque se produce cuando se conecta el motor a la red de alimentación pero no se puede contralar la aceleración es decir el torque, dentro de nuestro motor se produce un impulso brusco debido al movimiento de piezas mecánicas y esto genera un desgaste prematuro así como el daño total o parcial del motor.

También como desventaja es el derroche de energía en caso de regulación mecánica de flujo o caudal, como el motor funciona a plena potencia se derrocha mucha energía, esto sucede en equipos como ventiladores, bombas, etc. ya que requieren regulación de caudal impulsado

Por otro lado existe el motor asíncrono alimentado por convertidor, en este caso el motor es alimentado por un variador o más conocido como convertidor que alimenta con una corriente alterna variable, su principio de funcionamiento es rectificar la alimentación que viene de la red de alimentación en una nueva corriente alterna trifásica .

El variador genera una frecuencia de 0 a 60 Hz depende de nuestra red, pero también depende del tipo de motor a utilizar, en este caso el convertidor puede generar frecuencias más altas.

Este tipo de alimentación de motor tiene mayores ventajas que el motor alimentado desde la red, algunas ventajas son:

El primero es que con la ayuda del convertidor, el motor no genera una sobre corriente brusca al conectar, esto es debido a que el convertidor es el

encargado de que la frecuencia vaya subiendo poco a poco de entre 0 hasta la frecuencia máxima que se necesita.

El otro punto es que gracias a ellos es posible controlar las aceleraciones y frenar a nuestro motor.

El tercero por ejemplo, en aplicaciones como la impulsión de líquidos es posible controlar la potencia del motor y ahorramos energía, esto se debe a la variación del caudal, haciendo que el motor no trabaje a plena carga.

También permite mejorar la calidad del producto, esto gracias al ajuste de velocidad.

Y con esto se puede controlar el frenado, en cambio, con el método de la alimentación directa de la red, al desconectar el motor se para, esto se debe al rozamiento y al efecto de la carga.

En la siguiente lista obtenida en el material proporcionado podemos ver la comparación entre la alimentación de un motor por la red y por convertidor.

Alimentación directa de la red:

La sobre corriente de conexión La sobrecarga del sistema Derroche de energía por funcionamiento del motor a plena carga

Alimentación por convertidor:

No hay sobre corriente al conectar Ahorro de energía por regulación de la potencia Posibilidad de controlar el frenado

Pasando al tema de los Micromaster, el micromaster es un dispositivo convertidor que ofrece muchas soluciones para los distintos campos de aplicación. Estas son algunos tipos de micromaster que son utilizados.

Micromaster 410: Son utilizados para aplicaciones que exigen poca variabilidad de parámetros.

Micromaster 420: Son más utilizados en aplicaciones de bombas y ventiladores ya que se requiere requisitos de regulación simple.

Micromaster 440: Son utilizados en tareas de regulación sofisticadas o complicadas

Micromaster 411: Este es un motor y convertidor combinados en una misma carcasa también llamados combimaster.

Los MICROMASTER se aplican con diferentes tamaños de caja, estos tamaños se diferencian en su rango de potencia, la gama cubre un rango de 0,12 Kw hasta 75 Kw.

motor de la serie 1LA (motor asíncrono)

1 MICROMASTER de la misma potencia que el motor asíncrono

1 interruptor general para la tensión de la red

1 interruptor de balancín de 24 V

cables de conexión 1 potenciómetro

En el curso online, se nos proporcionó una guía muy interactiva en la cual podemos hacer la conexión de un MICROMASTER 420 y para ello se necesitaron los siguientes elementos.

Para empezar con la conexión del MICROMASTER 420 primero debemos tener en cuenta ciertos parámetros en el punto de montaje del convertidor:

La temperatura máxima permitida, la humedad de aire máxima permitida y el nivel máximo de vibraciones

Primero comenzamos montando el convertidor para asegurarse de que no pueda penetrar agua en el equipo, también nos aseguramos de poner a tierra el convertidor, el motor, así como los dispositivos de control.

Como siguiente paso se conectó el interruptor general que servirá para conexión y desconexión de corriente para todo el armario eléctrico, después se conecta el convertidor con el interruptor, seguidamente colocamos el motor trifásico afuera y conectamos al convertidor pero debemos tener en cuenta que el cable del motor actúa como emisor de interferencias electromagnéticas, también su longitud ya que estas no deben ser más largos de 50 cm.

Seguidamente conectamos el potenciómetro en los bornes del convertidor acabando así las conexiones.

Cuando encendemos el MICROMASTER 420 debemos checar si funciona, los diodos luminiscentes nos indica que está funcionando al 100%, pero si ocurre una falla el mismo diodo luminiscente nos señalizara los fallos. Más frecuentemente pueden ser:

i. Una sobre corriente causada por el motorii. Una sobre tensión aplicada al convertidor

iii. Una sobre temperatura que viene del motoriv. Una sobre temperatura en el convertidor

Podemos encontrar las características del motor en su placa de características que estas deben traer. Muchas de estos motores trifásicos pueden ser utilizadas con una frecuencia de 50 o 60 Hz, dependiendo a la frecuencia que se le aplicara el motor aparecerán dos tipos de características en ella.

Los datos que deben aparecer en las placas de características del motor son:

1.- Referencia: Con código podemos saber el tipo de motor.

2.- Número de serie: Este código permite identificar el motor exacto, y si este falla puede ser remplazado por otro motor que tenga el mismo número de serie.

3.- Frecuencia: Es la frecuencia con la que se alimenta el motor.

4.- Tensión asignada: Es la tensión con la que el motor debe funcionar.

5.- Potencia nominal: Es la potencia que el motor entregara desde su eje.

6.- Corriente nominal: Esta corriente depende de la tensión asignada y que es dispuesta al convertidor.

7.- Factor de potencia: Es el desfasamiento en el tiempo que hay entre la tensión y la corriente.

7.- Velocidad nominal: Es la velocidad con la que el rotor gira en sincronía con el campo magnético del estator.

Para estas características también se debe analizar si el motor está conectado en forma delta (triangulo) o en forma estrella.

La conexión en triangulo o delta esta usado en este motor, y es la más idónea para una tensión de 230 V. El esquema de la conexión en triangulo muestra que cada uno de los devanados están sometidos a la tensión plena.

La conexión en estrella muestra que las 3 fases tienen un punto en común, con ello la tensión se reparte en cosenos en dos devanados modificando los datos eléctricos de este.

Después de esto transferimos al convertidor los datos del motor pero para poder poner estos datos en el MICROMASTER 420 ya se tienen establecidos los parámetros con los cuales podemos meter cada una de las características del motor:

P0304: tensión asignada del motor P0310: frecuencia nominal del motor

P0305: corriente nominal del motor P0311: velocidad nominal del motor

P0307: potencial nominal del motor P3900: fin de la puesta en servicio rápida

El basic operator panel (BOP) es un panel opcional que se enchufa en la placa frontal del convertidor, este se usa para adaptar el funcionamiento del convertidor. En el display del BOP pudimos visualizar la frecuencia de consigna especificada y la frecuencia de salida del convertidor. La frecuencia de consigna prefija vale 50 Hz.El convertidor MICROMASTER dispone de más de 100 parámetros. Pero para facilitar su manejo se pusieron ciertos niveles ya fijos de acceso. El nivel se selecciona con el parámetro P0003 y son:

Nivel 1:

En este tipo de ajustes solo son visibles 17 parámetros más importantes, este es el ajuste de fábrica.

Nivel 2:

En este tipo de ajuste incluye además del estándar, los parámetros de bornes de entrada y salida, así como la comunicación a través del bus de campo.

Nivel 3:

En este tipo de ajuste es posible modificar los parámetros del MM420.

Nivel 4:

Este tipo de ajuste solo puede ser usado por el servicio personal autorizado.

Usando el parámetro P0700 podemos configura las teclas de marcha (I) y parada (o), los valores importantes para este parámetro son:

Marcha/ parada con las teclas de (I) y (O) del BOP

Marcha/ parada con las vías de entradas digitalesMarcha/ parada a través del bus del campo

Si pulsamos la tecla de “intervenir” o logramos intervenir el sentido de giro del motor en marcha.

La tecla jog nos permite conectar el motor y girarlo a una velocidad preajustada, siempre debemos tenerlo presionado ya que si lo soltamos el motor frena, esta tecla nos sirve cuando el convertidor este desconectado.

Para poder tener un mejor funcionamiento del micromaster 420 al motor se debe tener en cuenta que el convertidor debe estar ajustado adecuadamente, una puesta en servicio simple puede ser usada sin modificar ninguno de los parámetros establecidos anteriormente pero esta puesta de servicio solo funciona si el convertidor y el motor tienen las mismas características técnicas.

Pero también podemos ajustar el convertidor con los datos del motor, así el convertidor podrá funcionar como protección contra sobre cargas en la línea y al mismo tiempo se optimiza la respuesta de regulación.