8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
1/33
VARIADORES DE
FRECUENCIA
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
2/33
VARIADORES DE FRECUENCIA
Los variadores de frecuencia son aquellos equipos que sebasan en el principio de modificación de velocidad a travésde la variación de frecuencia, pueden ser programados paracambiar la velocidad en un proceso de manera controlada
sin causar disturbios en la red de alimentación.
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
3/33
COMPONENTES INTERNOS
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
4/33
VARIADORES DE FRECUENCIA
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
5/33
GRADO DE PROTECCION DE LOS
VARIADORES DE FRECUENCIA
VARIADORES DE GAMA BAJA
VARIADORES DE GAMA MEDIA
VARIADORES DE GAMA ALTA
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
6/33
NO INCORPORAN FILTROS.
GRADO DE PROTECCION IP00 o IP21.
TEMPERATURA DE TRABAJO 40º C.
DISPONE DE MENOS 4 ENTRADAS DIGITALES Y MENOS 2 SALIDAS DIGITALES.
NO INCORPORA COMUNICACIÓN SERIE.
VARIADORES DE GAMA BAJA
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
7/33
VARIADORES DE GAMA MEDIA
LOS FITROS SON OPCIONALES
GRADO DE PROTECCION IP21
TEMPERATURA DE TRABAJO 40º C.
INCORPORA COMUNICACIÓN SERIE PERO DISPONE POCOSPROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN
DISPONE ENTRE 4 y 7 ENTRADAS Y 2 o 3 SALIDAS DIGITALES
PID INTERNO
CONTROL ESCALAR
ALGUNOS INCORPORAN MACROS DE APLICACIONES
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
8/33
VARIADORES DE GAMA ALTA
EQUIPADOS CON FILTROS A LA ENTRADA
BOBINAS DE CHOQUE A LA ENTRADA Y SALIDA
GRADO DE PROTECCION IP54
TEMPERATURA DE TRABAJO 50º C.
MÍNIMO DE 7 ENTRADAS Y 3 SALIDAS DIGITALES
SELECCIÓN DE CONTROL VECTORIAL O CONTROL ESCALAR
PLC INCORPORADO PARA DESARROLLAR CON EL PROPIOVARIADOR CUALQUIER APLICACIÓN DESEADA, O CONFIGURAR UNVARIADOR A SU MEDIDA, PODER DISPONER DE TEMPORIZADORES,TANTOS PID COMO REQUIERA LA APLICACIÓN, PUERTAS LÓGICAS,CONTADORES, GENERADORES DE PULSO, OSCILADORES, ETC.
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
9/33
VARIADORES DE FRECUENCIA EN MOTORESDE INDUCCIÓN
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
10/33
• VELOCIDAD SINCRONICA EN
MOTORES• ns = 60 x f = 120 x f r.p.m
p 2p
• TABLA DE VELOCIDADESSINCRONICAS
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
11/33
• DESLIZAMIENTO :
s (%) = ns – n x 100
ns
• Ejemplo: ¿Qué deslizamiento tiene un
motor de 6 polos, 50Hz, si su velocidad es
de 960 rpm?
s (%) = 1000 –960 x 100
1000
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
12/33
CRITERIO DE SELECCIÓN
•Peso del equipo a instalar.
•Resolución de frecuencia.
•Factor de sobrecarga con
momento constante (tiempo de
duración del mismo).
•Frecuencia de entrada.
•Temperatura ambiente.
•Grado de protección.
•Tensión de entrada .
•Intensidad nominal de salida del
convertidor con momento constante.
•Intensidad nominal de salida del
convertidor con momento variable.
•Potencia del motor.
•Dimensiones del variador.
•Si posee o no filtro antiparasitario.
•Rango de frecuencias de salida.
El criterio de selección a seguir para la elección del
variador de velocidad teniendo en cuenta una técnicade máximo rendimiento son los siguientes :
•Tipos de carga a maniobrar por el convertidor: esta depende si lacarga es constante (cinta transportadora, hormigoneras, etc.) o lacarga es variable (ventiladores y bombas).
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
13/33
POTENCIA podemosdefinirla como la cantidadde trabajo que puedeefectuar una máquina.
el par motor. Par motorpodemos definirlo, pues,como la capacidad que tieneuna máquina para realizar untrabajo
Potencia y motor
La potencia que puede proporcionar un motor depende delnúmero de revoluciones que éste lleve y a cada velocidad degiro le corresponde una potencia determinada:
Esta potencia aumenta a medida que crecen las revolucionespor minuto, y la máxima potencia la alcanzará el motor almáximo número de revoluciones para las que está proyectado
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
14/33
PAR CONSTANTE
En la industria la mayor parte de las maquinas empleadas
funcionan a PAR constante.
El par es independiente de la velocidad.
En el arranque existe frecuentemente un sobrepar inicial maselevado que el par nominal.
Grúas• P es la potencia (en W)• M es el par motor (en N·m)• ω es la velocidad angular (en rad/s)
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/09/Torque_animation.gif
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
15/33
PAR CRECIENTE LINEALMENTE CON LA VELOCIDAD
Estas maquinas el par varia linealmente con la velocidad
La potencia varia con cuadrado de la velocidad
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/74/Bomba_de_engranajes1.JPG
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
16/33
¿POR QUÉ UTILIZAR VARIADORES DEFRECUENCIA PARA CONTROLAR VENTILADORES
Y BOMBAS?
1. Ahorro de energía
2. Control Mejorado.
3. Compensación de cos φ.
4. No se requiere un arrancador en estrella/triángulo oarrancador suave
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
17/33
Los variadores de frecuencia sacan partido de las leyesde proporcionalidad para lograr la principal ventaja deluso de variadores que es el ahorro de electricidad.
Si se compara con sistemas de control y tecnologías
alternativos, un variador de frecuencia es el sistema decontrol de energía óptimo para:
Ahorro de energía
ventiladores bombas
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
18/33
Como muestra la figura de arriba, elcaudal se controla cambiando lasrpm, al reducir la velocidad sólo un20% respecto a la velocidad nominal,el caudal también se reduce en un20%, esto se debe a que el caudal es
directamente proporcional a las rpm,sin embargo el consumo eléctrico sereduce en un 50%. Si el sistema encuestión sólo tiene que suministrar uncaudal correspondiente al 100%
durante unos días al año, mientrasque el promedio es inferior al 80% delcaudal nominal para el resto del año,el ahorro de energía es inclusosuperior al 50%.
Ejemplo:
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
19/33
Si se utiliza un variador de frecuencia para controlar el caudal o lapresión de un sistema, se obtiene un control mejorado.
Control simple del proceso (caudal, nivel o presión) utilizando elcontrolador PID integrado en el variador de frecuencia.
Un convertidor de frecuencia puede variar la velocidad de unventilador o una bomba, lo que permite obtener un control variable de
caudal y presión.
adapta rápidamente la velocidad de un ventilador o de una bomba alas nuevas condiciones de caudal o presión del sistema
Control Mejorado
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
20/33
Compensación de cos φ
En general, un variador de frecuencia con un cos φ igual a 1proporciona una corrección del factor de potencia para el cos φ delmotor.
significa que no hay necesidad de considerar el cos φ del motorcuando se dimensiona la unidad de corrección del factor depotencia.
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
21/33
Estos arrancadores de motor no se necesitan si seusa un variador de frecuencia ya que nunca consumemás corriente que la nominal.
No se requiere un arrancador en estrella/triángulo o
arrancador suave
Cuando se necesita arrancar motores relativamente
grandes es necesario usar equipos que limitan latensión de puesta en marcha.
En los sistemas tradicionales, se utiliza con frecuenciaun arrancador en estrella/triángulo o arrancador suave.
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
22/33
DESCRIBIR LOS COMPONENTES DE LOSVARIADORES DE FRECUENCIA
La función principal de variador de frecuencia es ofrecer unavelocidad regulable para los varios tipos de cargas conectadas al motorde CA (típicamente, un motor trifásico).
Existen varios tipos de variadores ( AC Drives) disponibles en elmercado, dependiendo del tipo de esquema de control utilizado y el tipo
de potencia de salida entregada.
Existen varias formas de generar una alimentación de voltaje variabley frecuencia variable.
En el pasado, se operaba un alternador a diferentes velocidadescon su excitación regulada para obtener el nivel de voltaje deseado.
Esta operación se realiza en la actualidad con componentes de estadosólido y control electrónico.
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
23/33
Básicamente, cada uno de ellos se divide en cuatrosecciones principales .
La sección de potencia de CC
La sección de filtros
La sección de potencia de CA
La sección de control
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
24/33
Sección de Potencia de CC
Para variadores de baja potencia, se pueden utilizar los SCRs encircuitos de puente rectificador monofásicos, mientras que en la
mayoría de los variadores más grande se usa un circuito puenterectificador de onda completa.
En la sección de potencia, el suministro fijo de entrada de CA (ya
sea monofásico o trifásico) es convertido en voltaje variable de CC(utilizando rectificadores o SCRS).
Configuraciones comunes para convertir CA trifásica en CC.
Convertidor trifásicode media onda
Convertidor trifásicode onda completa
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
25/33
La salida de voltaje CC del convertidor puede regularse al
controlarse el ángulo de disparo de los SCRs.En algunos esquemas, cuando solo se necesita una salida de
voltaje CC fijo, se utiliza un circuito trifásico de rectificación deonda completa de diodos en lugar de los SCRs, eliminandocualquier requerimiento de control hacia esa sección.
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
26/33
La salida del convertidor es corriente continua pulsante. Lasección de filtros se utiliza para obtener una salida estable sinondulaciones de corriente.
Sección de filtros
Este filtro está en una configuración condensador (C) o inductor-
(L), dependiendo de la cantidad de filtración requerida.
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
27/33
La corriente continua
estable obtenida de lasección de filtro essuministrada al inversor.
El inversor ofrece en su salida la
frecuencia, el voltaje y la secuenciade fase requeridas.
El Inversor entrega unacorriente alterna defrecuencia regulable a unmotor trifásico.
El inversor usualmente está
compuesto por SCRs ( otransistores, dependiendo delos requerimientos de potencia)que son utilizados comointerruptores. Al secuenciar la
sección conmutación y lapolaridad de la CC
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
28/33
En una aplicacióntípica de transmisión defrecuencia variable, elcontrol del inversor es
responsable de variar lafrecuencia de la onda desalida, mientras que elconvertidor se utiliza paravariar la amplitud de la
onda de salida.
Una de las funciones principales de esta sección es ofrecer señales de disparo
a los convertidores SCRs y a los circuitos de conmutación del inversor (yasean SCRs o transistores).
Las señales se envían con el fin de controlar la frecuencia y el voltajepara la velocidad deseada.
En los esquemas de controldonde la salida del convertidor
es fija, el control del inversorvaria tanto la frecuencia de laonda como los cambios enmagnitud.
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
29/33
Para lograrlo, la razón de voltaje a frecuencia (V/f)deberá mantenerse constante a medida que cambia lafrecuencia.
La velocidad del motor de CA depende de lavelocidad sincrónica del campo giratorio del estator.
Como el rotor siempre corre a una velocidadsincrónica inferior a ésta (debido al deslizamiento), lavelocidad del rotor es siempre afectada por cualquiercambio de frecuencia.
A fin de mantener la misma relación en lacurva torque -velocidad, el flujo del campodel estator deberá mantenerse a un valorconstante.
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
30/33
VARIADORES DE FRECUENCIA
APLICACIONES:
• TRANSPORTADORAS
•
BOMBAS Y VENTILADORES CENTRIFUGOS• BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
• ASCENSORES
• CENTRIFUGAS
• PRENSAS MECANICAS
• MAQUINAS TEXTILES
• COMPRESORES DE AIRE
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
31/33
Cálculo del tamaño de gabinete
La ecuación para calcular Rth (°C/W), la resistencia térmica máxima permitidadel gabinete es:
Ti = Temp. ambiente interna máx. (°C)alrededor del variador
To = Temp. ambiente externa máx. (°C)
alrededor del gabineteP = Potencia total disipada en el gabinete (W)
Rth = Resistencia térmica del gabinete(calculada anteriormente)
K = Resistencia térmica por 6,45 cm2(pulgada cuadrada) del gabinete
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
32/33
El siguiente ejemplo ilustra el cálculo para obtener el tamaño de gabinetepara un variador de velocidad ATV28HU72N4U (5 hp) montado en ungabinete tipo 12 o IP54.
• Temperatura externa máxima: To = 25 °C• Potencia disipada dentro del gabinete: P = 131 W • Temperatura interna máxima: Ti = 40 °C• Resistencia térmica por 6,45 cm2 (pulgada cuadrada) del gabinete: K = 186
Calcular la resistencia térmica máxima permitida, Rth:
Calcular el área útil mínima de la superficie de intercambio de calor, S:
8/20/2019 Variadores-de-Frecuencia.pdf
33/33
• Altura: 711 mm (28 pulg)• Anchura: 610 mm (24 pulg) • Profundidad: 305 mm (12 pulg)
Calcular el área útil mínima de la superficie de intercambio de calor, S:Area útil de la superficie de intercambio de calor (S) del gabinetepropuesto montado en la pared:
Si el gabinete seleccionado no proporciona el área de superficie
requerida o no cumple con las necesidades de la aplicación, considere losiguiente:
• Utilice un gabinete más grande. •Agregue una unidad de aire acondicionado al gabinete.
Top Related