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7/22/2019 INFORME VARIADOR DE VELOCIDAD.docx
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VARIADOR DE VELOCIDAD
SANDRA MILENA CABRA
OSCAR ALEXANDER MESA
WILSON EDUARDO MESA
JUAN DAVID ZULUAGA
CRISTIAN GERARDO PLAZAS
CRISTIAN DAVID VILLADA
SENA
CENTRO INDUSTRIAL DE MANTENIMIENTO Y MANUFACTURA
DUITAMA2014
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INTRODUCCIN
Una gran parte de los equipos utilizados en la industria moderna funcionan a
velocidades variables, como por ejemplo los trenes laminadores, los
mecanismos de elevacin, las mquinas-herramientas, etc. En los mismos se
requiere un control preciso de la velocidad para lograr una adecuada
productividad, una buena terminacin del producto elaborado, o garantizar la
seguridad de personas y bienes.
El estudio de este fenmeno para cada caso particular tiene una gran
importancia prctica, ya que la eleccin correcta de las caractersticas de los
motores y variadores a instalar para un servicio determinado, requieren elconocimiento de las particularidades de ste producto.
La regulacin de velocidad puede realizarse por mtodos mecnicos, como
poleas o engranajes, o por medios elctricos.
La mquina de induccin alimentada con corriente C.A., especialmente la que
utiliza un rotor en jaula de ardilla, es el motor elctrico ms comn en todo tipo
de aplicaciones industriales y el que abarca un margen de potencias mayor.
Pero no basta conectar un motor a la red para utilizarlo correctamente, sino que
existen diversos elementos que contribuyen a garantizar un funcionamiento
seguro.
La fase de arranque merece una especial atencin. El par debe ser el
necesario para mover la carga con una aceleracin adecuada hasta que se
alcanza la velocidad de funcionamiento en rgimen permanente, procurando
que no aparezcan problemas elctricos o mecnicos capaces de perjudicar al
motor, a la instalacin elctrica o a los elementos que hay que mover.
El mtodo ms eficiente de controlar la velocidad de un motor elctrico es por
medio de un variador electrnico. No se requieren motores especiales, son
mucho ms eficientes y tienen precios cada vez ms competitivos.
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DESCRIPCIN
Los variadores son convertidores de energa encargados de modular la energa
que recibe el motor. Otra definicin sera, los variadores de velocidad son
dispositivos que permiten variar la velocidad y la acopla de los motores
asncronos trifsicos, convirtiendo las magnitudes fijas de frecuencia y tensin
de red en magnitudes variables.
Los variadores de velocidad son dispositivos electrnicos que permiten variar la
velocidad y la cupla de los motores asincrnicos trifsicos, convirtiendo las
magnitudes fijas de frecuencia y tensin de red en magnitudes variables.
Se utilizan estos equipos cuando las necesidades de la aplicacin sean:
- Dominio de par y la velocidad
- Regulacin sin golpes mecnicos
- Movimientos complejos
- Mecnica delicada
Problemas que surgen en el arranque de motores asncronos
El pico de corriente en el arranque puede perturbar el funcionamiento de
otros aparatos conectados a la red
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Las sacudidas mecnicas que se producen durante los arranques y las
paradas pueden ser inaceptables para la mquina as como para la
seguridad y comodidad de los usuarios
Funcionamiento a velocidad constante.
Los arrancadores y variadores de velocidad electrnicos eliminan estos
inconvenientes. Adecuados para motores de corriente tanto alterna como
continua, garantizan la aceleracin y deceleracin progresivas y permiten
adaptar la velocidad a las condiciones de explotacin de forma muy precisa.
Segn la clase del motor, se emplean variados de tipo rectificador controlado,
convertidor de frecuencia o regulador de tensin.
Factores a tener en cuenta a la hora de disear un sistema de regulacin
de velocidad
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Ventajas de la utilizacin del Variador de Velocidad en el arranque de
motores asncronos
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El variador de velocidad no tiene elementos mviles, ni contactos.
La conexin del cableado es muy sencilla.
Permite arranques suaves, progresivos y sin saltos.
Controla la aceleracin y el frenado progresivo.
Limita la corriente de arranque.
Permite el control de rampas de aceleracin y deceleracin regulables
en el tiempo.
Consigue un ahorro de energa cuando el motor funcione parcialmente
cargado, con accin directa sobre el factor de potencia
Puede detectar y controlar la falta de fase a la entrada y salida de un
equipo. Protege al motor.
Puede controlarse directamente a travs de un autmata o
microprocesador.
Se obtiene un mayor rendimiento del motor.
Nos permite ver las variables (tensin, frecuencia, r.p.m, etc).
Inconvenientes de la utilizacin del Variador de Velocidad en el arranque
de motores asncronos
Es un sistema caro, pero rentable a largo plazo.
Requiere estudio de las especificaciones del fabricante.
Requiere un tiempo para realizar la programacin.
Diagrama de bloques
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APLICACIONES DE LOS VARIADORES DE VELOCIDAD
Los variadores de velocidad tienen sus principales aplicaciones en los
siguientes tipos de mquinas:
Transportadoras. Controlan y sincronizan la velocidad de produccin de
acuerdo al tipo de producto que se transporta, para dosificar, para evitar ruidos
y golpes en transporte de botellas y envases, para arrancar suavemente y
evitar la cada del producto que se transporta, etc.
Bombas y ventiladores centrfugos. Controlan el caudal, uso en sistemas
de presin constante y volumen variable. En este caso se obtiene un gran
ahorro de energa porque el consumo vara con el cubo de la velocidad, o sea
que para la mitad de la velocidad, el consumo es la octava parte de la nominal.
Bombas de desplazamiento positivo. Control de caudal y dosificacin con
precisin, controlando la velocidad. Por ejemplo en bombas de tornillo, bombas
de engranajes. Para transporte de pulpa de fruta, pasta, concentrados mineros,
aditivos qumicos, chocolates, miel, barro, etc.
Ascensores y elevadores. Para arranque y parada suaves manteniendo la
cupla del motor constante, y diferentes velocidades para aplicaciones distintas.
Extrusoras. Se obtiene una gran variacin de velocidades y control total de
la cupla del motor.
Centrfugas. Se consigue un arranque suave evitando picos de corriente y
velocidades de resonancia.
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Prensas mecnicas y balancines. Se consiguen arranques suaves y
mediante velocidades bajas en el inicio de la tarea, se evitan los desperdicios
de materiales.
Mquinas textiles. Para distintos tipos de materiales, inclusive para telas que
no tienen un tejido simtrico se pueden obtener velocidades del tipo random
para conseguir telas especiales.
Compresores de aire. Se obtienen arranques suaves con mxima cupla y
menor consumo de energa en el arranque.
Pozos petrolferos. Se usan para bombas de extraccin con velocidades de
acuerdo a las necesidades del pozo.
COMPOSICIN DE UN VARIADOR DE VELOCIDAD
Los variadores de velocidad estn compuestos por:
Etapa Rectificadora. Convierte la tensin alterna en continua mediante
rectificadores de diodos, tiristores, etc.
Etapa intermedia. Filtro para suavizar la tensin rectificada y reducir la
emisin de armnicos.
Inversor o "Inverter". Convierte la tensin continua en otra de tensin y
frecuencia variable mediante la generacin de pulsos. Actualmente se emplean
IGBTs (Isolated Gate Bipolar Transistors) para generar los pulsos controlados
de tensin. Los equipos ms modernos utilizan IGBTs inteligentes que
incorporan un microprocesador con todas las protecciones por sobrecorriente,
sobretensin, baja tensin, cortocircuitos, puesta a masa del motor,
sobretemperaturas, etc.
Etapa de control. Esta etapa controla los IGBT para generar los pulsos
variables de tensin y frecuencia. Y adems controla los parmetros externos
en general, etc. Los variadores mas utilizados utilizan modulacin PWM
(Modulacin de Ancho de Pulsos) y usan en la etapa rectificadora puente de
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diodos rectificadores. En la etapa intermedia se usan condensadores y bobinas
para disminuir las armnicas y mejorar el factor de potencia
El Inversor o Inverter convierte la tensin continua de la etapa intermedia en
una tensin de frecuencia y tensin variables. Los IGBT envan pulsos de
duracin variable y se obtiene una corriente casi senoidal en el motor.
La frecuencia portadora de los IGBT se encuentra entre 2 a 16kHz. Una
portadora con alta frecuencia reduce el ruido acstico del motor pero disminuye
el rendimiento del motor y la longitud permisible del cable hacia el motor. Por
otra parte, los IGBTs generan mayor calor.
Las seales de control para arranque, parada y variacin de velocidad
(potencimetro o seales externas de referencia) estn aisladas
galvnicamente para evitar daos en sensores o controles y evitar ruidos en la
etapa de control.
COMPOSICIN
Los arrancadores y variadores de velocidad electrnicos se componen de dos
mdulos generalmente montados en una misma envolvente:
- Un mdulo de control que controla el funcionamiento del aparato,
- Un mdulo de potencia que alimenta el motor con energa elctrica.
El mdulo de control
En los arrancadores y variadores modernos, todas las funciones se controlan
mediante un microprocesador que gestiona la configuracin, las rdenes
transmitidas por un operador o por una unidad de proceso y los datos
proporcionados por las medidas como la velocidad, la corriente, etctera.
Las capacidades de clculo de los microprocesadores, as como de los
circuitos dedicados (ASIC) han permitido disear algoritmos de mando con
excelentes prestaciones y. en particular, el reconocimiento de los parmetros
de la mquina arrastrada. A partir de estas informaciones, el microprocesador
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gestiona las rampas de aceleracin y deceleracin, el control de la velocidad y
la limitacin de corriente, generando las seales de control de los componentes
de potencia. Las protecciones y la seguridad son procesadas por circuitos
especializados (ASIC) o estn integradas en los mdulos de potencia (IPM).
Los lmites de velocidad, las rampas, los lmites de corriente y otros datos de
configuracin, se definen usando un teclado integrado o mediante PLC (sobre
buses de campo) o mediante PC.
Del mismo modo, los diferentes comandos (marcha, parada, frenado...) pueden
proporcionarse desde interfaces de dilogo hombre/mquina, utilizando
autmatas programables o PC.
Los parmetros de funcionamiento y las informaciones de alarma, y los
defectos pueden verse mediante displays, diodos LED, visualizadores de
segmentos o de cristal lquido o pueden enviarse hacia la supervisin
Mediante un bus de terreno.
Los rels, frecuentemente programables, proporcionan informacin de:
- fallos (de red, trmicos, de producto, de secuencia, de sobrecarga),
- vigilancia (umbral de velocidad, pre-alarma, final de arranque).
Las tensiones necesarias para el conjunto de circuitos de medida y de control
son proporcionadas por una alimentacin integrada en el variador y separadas
galvnicamente de la red.
El mdulo de potencia
El mdulo de potencia est principalmente constituido por:
Componentes de potencia (diodos, tiristores, IGBT...),
Interfaces de medida de las tensiones y/o corrientes,
Frecuentemente de un sistema de ventilacin.
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Video http://www.youtube.com/watch?v=LsiQAzvfVSg&feature=youtu.be
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BIBLIOGRAFIA
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