Variador de Frecuencia

Instituto tecnológico superior de Uruapan.

Materia: control de maquinas eléctricas. Unidad 4: control de motores AC. Practica 2: variador de frecuencia.

Integrantes:

Contenido Introducción. ................................................................................................................................ 3 Marco teórico. .............................................................................................................................. 4 Material utilizado. ........................................................................................................................ 9 Desarrollo................................................................................................................................... 10 Conclusiones. ............................................................................................................................ 14

Introducción. El motor trifásico es el más utilizado en la industria, debido a que pueden manejar mejor la potencia eléctrica; el variador de frecuencia es muy útil para aplicaciones donde se requiere un control de la velocidad, debido a que en el estator existe un campo giratorio dado en rpm, y es rotor trata de seguir este campo pero el rotor es un poco más lento, al variar la frecuencia en la alimentación del motor se puede modificar la velocidad. Anteriormente se utilizaban más frecuentemente los motores de CD para la velocidad debido a que era más fácil.

Marco teórico. Funcionamiento del estator. En este apartado se presentan los cambios de polaridad de las bobinas A, B y C. solo el polo sur más fuerte es el que atrae el polo norte aunque las bobinas de al lado estén en polo sur también pero de fuerza menor.

Tiempos de funcionamiento. Tiempo 1: La corriente a través de la fase A del devanado del estator esta en el flujo positivo máximo. Esto causa que el polo a del estator este en el sur máximo y que el polo norte del rotor este directamente en la a opuesta. La corriente a través de la fase B del devanado del estator es una mitad del flujo negativo máximo y disminuye. El polo B del estator es un polo sur, pero menor a la fuerza máxima. Se vuelve menos atractivo al polo norte del rotor. La corriente a través de la fase C del devanado del estator es un medio del flujo negativo máximo y se incrementa. El polo C del estator es un polo sur y se vuelve más atractivo al polo norte el rotor. Tiempo 2: La corriente a través de la fase C del devanado del estator es negativa máxima. El polo C del estator esta polarizado al sur al máximo, y el polo norte del rotor es opuesto al polo C el estator. Note que el rotor ha empezado rotación en sentido contrario a las manecillas del reloj. La corriente a través de la fase A del devanado del estator diminuye. Es un medio del flujo positivo máximo. El polo a del estator aun esta polarizado al sur, pero se ha vuelto menos atractivo al polo norte del rotor. La corriente a través de la fase B del devanado del estator es la mitad del flujo positivo máximo y se incrementa. Esto causa que el polo b del estator este polarizado parcialmente al sur y se vuelva mas atractivo al polo norte del rotor. Tiempo 3: La corriente a través de la fase B del devanado del estator es positiva máxima. El polo b del estator es un polo sur máximo y el polo norte del rotor es el polo b opuesto del estator. La corriente a través de la fase A del devanado del estator es un medio del flujo negativo máximo y se incrementa. El polo A del estator es un polo sur, y se vuelve más fuerte. Atrae el polo norte del rotor. La corriente a través de la fase C del devanado del estator es un medio del flujo máximo negativo y disminuye. El polo C del estator pierde atracción para el polo norte del rotor. La rotación en sentido contrario a las manecillas del reloj continúa. Tiempo 4: La corriente a través de la fase A del devanado del estator esta en el flujo negativo máximo. Esto causa que el polo A del estator este polarizado al sur al máximo, y el polo norte del rotor este directamente opuesto a A. La corriente a través de la fase B del devanado del estator es un medio del flujo positivo máximo y disminuye. El polo b del estator es aun un polo sur, pero pierde atracción para el polo norte del rotor. La corriente a través de la fase C del devanado del estator es un medio del flujo positivo máximo y disminuye. El polo c del estator es un polo sur y se vuelve mas fuerte; por lo tanto, se incrementa la atracción para el polo norte del rotor. Tiempo 5: La corriente a través de la fase C del devanado del estator es positiva máxima. El polo c del estator ahora esta polarizado fuertemente al sur. El polo norte del rotor es el polo c del estator directamente opuesto. La corriente a través de la fase A del devanado del estator es un medio del flujo negativo máximo y disminuye. El polo A del estator aun esta polarizada al sur pero se vuelve menos atractiva para el polo norte del rotor. La corriente a través de la fase B del devanado del estator es un medio del negativo máximo y se incrementa. Esto causa que el polo B del estator este

polarizado al sur y se vuelva más fuerte. El polo norte del rotor se mueve hacia el polo B del estator. Tiempo 6: La corriente a través de la fase B del devanado del estator es negativa máxima. El polo B del estator esta polarizado fuertemente al sur, y el polo norte del rotor esta opuesto directamente al polo B del estator. La corriente a través de la fase A del devanado del estator es la mitad del flujo positivo máximo ahora, y se incrementa. El polo a del estator ahora esta polarizado al sur y tiene menos atracción para el polo norte del rotor. La corriente a través de la fase C del devanado del estator es un medio del máximo negativo y disminuye. El polo c del estator pierde su atracción para el polo norte del rotor. La siguiente relación de fase es la misma que para el tiempo 1, y el ciclo comienza de nuevo. La dirección de rotación del motor puede cambiar modificando cualquier par de cables del estator.

Variador de frecuencia.

Un variador de frecuencia es un sistema para el control de la velocidad rotacional de un motor de corriente alterna (AC) por medio del control de la frecuencia de alimentación suministrada al motor. Un variador de frecuencia es un caso especial de un variador de velocidad. Los variadores de frecuencia son también conocidos como drivers de frecuencia ajustable (AFD), drivers de CA, micro drivers o inversores. Dado que el voltaje es variado a la vez que la frecuencia, a veces son llamados drivers VVVF (variador de voltaje variador de frecuencia). Los dispositivos variadores de frecuencia operan bajo el principio de que la velocidad síncrona de un motor de corriente alterna (CA) está determinada por la frecuencia de CA suministrada y el número de polos en el estator, de acuerdo con la relación: Rpm=

120∗𝑓 𝑝

Las cantidades de polos más frecuentemente utilizadas en motores síncronos o en Motor asíncrono son 2, 4, 6 y 8 polos que, siguiendo la ecuación citada, resultarían en 3000 RPM, 1500 RPM, 1000 RPM y 750 RPM respectivamente para motores sincrónicos únicamente y a la frecuencia de 50 Hz. Dependiendo de la ubicación geográfica funciona en 50Hz o 60Hz. En los motores asíncronos las revoluciones por minuto son ligeramente menores por el propio asincronismo que indica su nombre.

El controlador de dispositivo de variación de frecuencia está formado por dispositivos de conversión electrónicos de estado sólido. El diseño habitual primero convierte la energía de entrada CA en CC usando un puente rectificador. La energía intermedia CC es convertida en una señal quasi-senoidal de CA usando un circuito inversor conmutado. El rectificador es usualmente un puente trifásico de diodos, pero también se usan rectificadores controlados. Debido a que la energía es convertida en continua, muchas unidades aceptan entradas tanto monofásicas como trifásicas. Las características del motor CA requieren la variación proporcional del voltaje cada vez que la frecuencia es variada. Por ejemplo, si un motor está diseñado para trabajar a 460 voltios a 60 Hz, el voltaje aplicado debe reducirse a 230 volts cuando la frecuencia es reducida a 30 Hz. Así la relación voltios/hertzios deben ser regulados en un valor constante (460/60 = 7.67 V/Hz en este caso).

Material utilizado. Motor trifásico.

Variador de velocidad.

Desarrollo. El motor en su caja de bornes posee 9 cables y se pueden conectar (en este caso) en estrella y doble estrella.

Se muestran los datos en su placa de características; existe la conexión en baja tensión (doble estrella), y la de alta tensión en estrella simple.

Cada cable del motor se encuentra etiquetado, coincidiendo con la numeración de la placa. Una vez realizada la conexión serán utilizados los siguientes datos del motor. La conexión se realizara en doble estrella y a partir de ahí obtenemos: Voltaje nominal=220. Corriente nominal=4.4A. Potencia nominal=1.119kw. Frecuencia nominal=60Hz.

Velocidad nominal=1740. Estos datos deben ser introducidos al variador para que funcione correctamente, y de la forma deseada. Para la programación básica del variador se utilizan las siguientes instrucciones: P0010. Servicio rápido (poner a 1 para iniciar a modificar los parámetros). P0100. 0=KW/50Hz, 1=HP/60Hz, 2=KW/60Hz. P0304. Voltage nominal (placa). P0305. Corriente nominal (placa). P0307. Potencia nominal (placa). P0310. Frecuencia nominal (placa). P0311. Velocidad nominal en rpm (placa). P0700. Control de on/off. 1=control por display, 2=control externo. P1000. Control de frecuencia. 1=display, 2=analógico. P1080. Frecuencia mínima. P1082. Frecuencia máxima. P1120. Tiempo de aceleración. P1121. Tiempo de desaceleración. P3900. Al poner en 1 este parámetro, se resetea P0010. Con estos comandos es suficiente realizar la práctica para variar la velocidad del motor asíncrono trifásico.

Variador de frecuencia el cual empleamos para variar la velocidad y sentido de giro de un motor trifásico con conexión en doble estrella Primeramente se seleccionan los parámetros uno a uno siguiendo de preferencia el orden de los comandos anteriores. Para acceder a algún parámetro, por ejemplo a P0010 se presiona la tecla “P” y una vez dentro se ajusta el número a 1, para salir de este parámetro se vuelve a presionar “P”.

El panel BOP tiene también los botones on/off, para invertir el sentido de giro, de funciones, y el botón JOG para hacer funcionar el motor a otra velocidad. Una vez modificados los parámetros de acuerdo a la placa del motor se accede al parámetro de lectura “r0000” para visualizar la frecuencia y además se puede variar la frecuencia ya sea con los botones del panel o un potenciómetro.

La conexión de este motor la hicimos en doble estrella ya que esta conexión es para trabajar a baja potencia (220V)

En el motor se especificaban los tipos de conexión que se podían emplear en el motor las cuales eran en doble estrella para baja potencia y en estrella simple para alta potencia (440v).

Conclusiones. Sánchez Andrade Christian Raziel. El variador de frecuencia puede ser utilizado para cualquier proceso donde no se requiera la velocidad total del motor, hay casos donde se requiere regular la velocidad a una más baja y si no fuera así habría un desperdicio de potencia cuando solo se requiere menos. Cuevas Legorreta Pedro Alberto La regulación de velocidad de los motores es de suma importancia ya que con ella podemos controlar varios procesos en los que no se requiere la velocidad nominal de un motor sino una velocidad menor a ella. Para ello se varia la frecuencia de la señal de alimentación del motor siendo esto a través de un variador de frecuencia comercial para el tipo de motor que se desea controlar. Esto logrado a través de un convertidor de corriente alterna a directa (Puente Rectificador Trifásico) y después se procesa la señal para ser convertida a la misma señal de entrada pero con una frecuencia diferente Luis Alberto Arroyo López: Esta práctica fue muy importante porque entendí como conectar el motor en doble estrella al variador de frecuencia, así como configurar el variador de frecuencia para que tuviera un arranque suave, creo que esto es muy importante tenerlo claro porque tiene amplia aplicación en la industria en el control de velocidad de motores de CA, ya que también los variadores se pueden configurar con un PLC. José Ángel Alcaraz Mata Cuando no se requiere la velocidad nominal de un motor, es decir en algunos procesos, ya enfocándonos en la industria, que tenemos que utilizar un motor con una velocidad determinada, pero no la máxima. En la práctica pudimos manipular el variador de frecuencia y los parámetros necesarios para su configuración, lo cual para nosotros como futuros ingenieros debemos saber utilizar, por lo cual tenemos que irnos familiarizando pues su utilización será cotidiana.