Instalaciones Industriales.

INVERSORES O VARIADORES DE FRECUENCIA O VELOCIDAD

Álvaro Fernando Haro Mejía Sebastián Gutierrez

Universidad Politécnica SalesianaQuito, Ecuador

alvaro_ecuador@hotmail.comsebastian_gutierrez@hotmail.com

ABSTRACT: In this report we describe the performance, configuration and utilization mode danfoss investors and demonstrating that we siemens ineversores protect three-phase induction motors, by controlling the voltage applied to the motor.

1. OBJETIVOS

- Indicar de una manera práctica y sencilla el control de velocidad de los motores eléctricos. -Conocer a los variadores de frecuencia su composición, y estructura. -Analizar las principales razones para el empleo de variadores de velocidad.

2. MARCO TEÓRICO

2.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Variadores de frecuencia: se trata de dispositivos electrónicos, que permiten el control completo de motores eléctricos de inducción; los hay de c.c. (variación de la tensión), y de c.a. (variación de la frecuencia); los más utilizados son los de motor trifásico

de inducción y rotor sin bobinar . También se les suele

denominar inversores (inverter) o variadores de velocidad.

2.2 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Su funcionamiento se basa en cuatro componentes principales:

1. Un rectificador compuesto de diodos

semiconductores que es conectado a una fuente de alimentación trifásica (a veces también monofásica) y genera una tensión DC pulsatoria en su salida.

2. Un circuito intermedio, del que existen tres tipos:

- uno que convierte la tensión de rectificador en una corriente continua

- uno que estabiliza o alisa el voltaje DC pulsante y lo pone a disposición del inversor- uno que convierte la tensión CC constante del rectificador a una tensión alterna variable

3. Un inversor que genera una tensión alterna de frecuencia variable que alimenta al motor. Alternativamente algunos inversores pueden convertir la tensión DC constante del circuito intermedio en una tensión alterna de amplitud y frecuencia variable.

4. Un circuito de control electrónico que recibe y transmite señales del rectificador, circuito intermedio e inversor. Lo que todos los convertidores de frecuencia que tienen en común es que el circuito de control utiliza las señales para controlar el encendido o apagado de los semiconductores del inversor.

Figura1. Esquema Variador De Frecuencia

2.3 VENTAJAS Y DESVENTAJAS

2.3.1 VENTAJAS

-Permite arranques suaves, progresivos y sin saltos.

-Controla la aceleración y el frenado progresivo.

-Limita la corriente de arranque.

-Permite el control de rampas de aceleración y

deceleración regulables en el tiempo.

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-Puede detectar y controlar la falta de fase a la entrada y

salida de un equipo.

-Se obtiene un mayor rendimiento del motor.

2.3.2 DESVENTAJAS

-Para aplicaciones sencillas puede suponer mayor inversión, que un sistema simple (contactor-guardamotor), si bien a la larga se amortiza el gasto suplementario, por el ahorro energético y de potencia reactiva que aporta el variador. - Las averías del variador, no se pueden reparar in situ (hay que enviarlos a la casa o servicio técnico). Mientras tanto debe disponerse de otro variador equivalente, o dejar la instalación sin funcionamiento.

2.4 ESQUEMA DE CONEXIÓN

Componentes de la figura superior: F1, Q1: Protección de línea. K1: Filtro RFI. M1: Motor. Q11: Contactor principal. T1: Convertidor. X1: Terminales. R1: Reactancia de línea

Figura2. Esquema de conexión

2.5 PARÁMETROS DE CONEXIÓN

P0304: Voltaje que se le asigna al motor trifásico.P0305: Corriente nominal del motor.P0307: Potencia nominal del motor.P0310: Frecuencia nominal del motor.P0311: Velocidad nominal del motor.P0700: Selección de la fuente de las órdenes

(Marcha/Parada)P1000: Selección de la fuente de la consigna de frecuencia.P1080: Frecuencia mínima del motor.P1082: Frecuencia máxima del motor.P1120: Tiempo de aceleración en rampa.P1121: Tiempo de desaceleración en rampa.P3900: Fin de la puesta en servicio rápido.

Figura3. Esquema de conexión

2.6 DIAGRAMA DE CONTROL Y DE FUERZA

Figura4. Diagrama de mando y de fuerza

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3. MATERIALES Y EQUIPO

En esta práctica utilizamos los siguientes materiales:

3.1 CONTACTORES

 Podemos definir un contactor como un aparato mecánico de conexión y desconexión eléctrica, accionado por cualquier forma de energía, menos manual, capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes en condiciones normales del circuito, incluso las de sobrecarga.Las energías utilizadas para accionar un contactor pueden ser muy diversas: mecánicas, magnéticas, neumáticas, fluídricas, etc.. Los contactores corrientemente utilizados en la industria son accionados mediante la energía magnética proporcionada por una bobina.

Figura5. Contactor

3.2 RELE DE TÉRMICO O DE PROTECCION

El rele térmico electrónico ha sido diseñado para proteger motores eléctricos. Estos aparatos operan en el principio de monitorear la corriente del circuito arrancador motor y, cuando la corriente excede de unas condiciones prefijadas, o no pasa corriente por alguna fase, el aparato iniciará el circuito de disparo que desconectará la potencia del arrancador (normalmente un contactor) protegiendo así al circuito y al motor.

Figura6. Relé

3.3 FUSIBLES

En electricidad el fusible es un componente de seguridad utilizado para prevenir daños por exceso de corriente eléctrica en un circuito eléctrico, o para la protección general de equipos eléctricos o electrónicos y redes eléctricas. Está compuesto esencialmente por un conductor fino que se deshace a una determinada temperatura y diseñado para que pueda colocarse fácilmente en el circuito eléctrico. Si la corriente del circuito excede un valor predeterminado, el conductor fusible se derrite y se rompe o abre el circuito eléctrico.

Figura7. Fusibles

3.5 MOTOR

Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de campos magnéticos variables, los motores eléctricos se componen en dos partes una fija llamada estator y una móvil llamada rotor.Estos funcionan generalmente bajo los principios de magnetismo, los cuales son desarrollados en el interior de la investigación, además de ello se especificara la clasificación de los mismos, que serían de Corriente Directa, de Corriente Alterna y los Motores Universales y según el número de fases en Monofásicos, Bifásicos y Trifásicos, siendo este último el más utilizado a nivel industrial.

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Figura9. Motor

3.6 DESTORNILLADOR ESTRELLA PLANO

Los destornilladores son herramientas constituídas por un mango, de madera, metal o plástico y una varilla cuyo extremo tiene la forma adecuada para encajar en las ranuras de las cabezas de los tornillos a aflojar o a apretar. Se emplean para enroscar o desenroscar tornillos mediante un sentido de giro.Dependiendo del tipo del tornillo para el que se utilicen podremos distinguir tres tipos de destornilladores:1.- Destornilladores de punta plana.2.- Destornilladores de punta de estrella o "philips".

Figura10. Desarmador

3.7 ARRANCADORES SUAVE DANFOSS

El Arrancador Suave MCD3000 Danfoss es un avanzado sistema de puesta en marcha electrónica de motores. Realiza cuatro funciones principales;

1. Control de arranque2. Control de parada, incluyendo parada suave (parada retardada) y frenado (parada rápida).3. Protección electrónica del motor.4. Visualización e interface de comunicación.

Figura11. Arrancador Danfoss

3.7 ARRANCADORES SUAVE SIEMENSLos Arrancadores Suaves WEG optimizan las secuencias de arranque y de parada (aceleran y desaceleran), aumentan la productividad, permiten ahorro de energía / mantenimiento y protegen los motores de inducción trifásicos.El control de la tensión aplicada al motor por medio de los ajustes del ángulo de disparo de los tiristores permite a los Arrancadores Suaves WEG arrancar y parar un motor eléctrico de modo suave y controlado.

Figura12. Arrancador Siemens

4. DESARROLLO Y PROCEDIMIENTO

4.1 VARIADOR DE FRECUENCIA MARCA SIEMENS

El variador de marca Siemens es también un inversor de

giro ya que dispone de un botón de cambio de giro en el

tablero así como un de arranque y de paro los demás

botones sirven para hacer la configuración de los

parámetros.

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Este variador de frecuencia se lo conecta a solo dos

entradas hacia el variador del cual tiene tres salidas las

cuales se las conecta al motor Trifásico y este se

encuentra en configuración estrella delta.

La mayoría de estos parámetros que se los ingresa a la

consola del variador Marca Siemens se encuentran en la

placa del motor que se va a conectar junto a la consola

ya que estos parámetros varían dependiendo el motor

que se utilizara y la funcionalidad que se le dé a este.

Los Parámetros que se programas en el variador son los siguientes:

P100 Entrada al sistema lo ponemos en 1

P304 Voltaje del Motor 220 v (Información en la placa del Motor).

P307 Potencia del Motor Potemos en 12

P310 Frecuencia del Motor 60Hz

P311 RPM 1660

P700 1 ó 2 Corriente del Motor

P1000 Corriente de la consola

P1080 Entrada Digital lo ponemos en 2

P1082 Frecuencia Máxima 60 Hz

P1020 Rampa de aceleración 2s

P1021 Rampa de desaceleración 3s

4.2 VARIADOR DE FRECUENCIA MARCA DANFOSS

El variador de frecuencia de marca Danfoss se le

conecta a las 3 líneas de entrada RST y del variador de

frecuencia lo conectamos al motor trifásico el cual está

en configuración estrella.

5. CONCLUSIONES

Existe varias funciones que se le puede dar al arrancador suave, hay que leer el manual para conocer más del tema, porque es bastante amplio.

Se conoció las principales características de los arrancadores suaves.

En la práctica es esencial conocer con claridad el arrancador suave, por lo menos como ingresar los datos del motor.

Los motores necesitan de menos mantenimiento cuando estás conectados por medio de arrancadores suaves.

6. COMENTARIOS

Se logró determinar de manera satisfactoria el funcionamiento de los arrancadores suaves

Los arrancadores suaves evitan el deterioro de los motores, porque se evitan desgastes en las bobinas y maniobras bruscas.

Los arrancadores suaves rectifican la onda de la tensión a través de dispositivos electrónicos internos.

Por defecto, el botón de marcha de un arrancador suave sirve como un pulsador; por lo que se necesita un contactor para retroalimentarlo y que se mantenga funcionando hasta determinado tiempo.

Se identificó cada uno de los parámetros para la puesta de acción rápida para un motor trifásico.

7. REFERENCIAS

[1] S. M. Metev and V. P. Veiko, Laser Assisted Microtechnology, 2nd ed.,R. M. Osgood, Jr., Ed. Berlin, Germany: Springer-Verlag, 1998.[2] J. Breckling, Ed., The Analysis of Directional Time Series:Applications to Wind Speed and Direction, ser. Lecture Notes in Statistics. Berlin, Germany: Springer, 1989, vol. 61.[3] S. Zhang, C. Zhu, J. K. O. Sin, and P. K. T. Mok, “A novel ultrathin elevated channel low-temperature poly-Si TFT,” IEEE Electron DeviceNetgrafia:http://prof.usb.ve/jaller/Guia_Maq_pdf/cat_motores_ind.pdf

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8. ANEXOS

A continuación se presentara las conexiones que se realizaron en el laboratorio con los inversores danfoss y siemens

INVERSOR DANFOOS

INVERSOR SIEMENS

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