Beneficios de Los Variadores de Velocidad IME S.a.
9
MOTORES DE INDUCCIÓN ALIMENTADOS POR VARIADORES DE VELOCIDAD Proveedor de Soluciones Integrales Equipos y Sistemas Tecnológicos. Fuente artículo: WEG Colombia
-
Upload
sicologo-cime -
Category
Documents
-
view
212 -
download
0
description
Aquí se encontrarán los beneficios del uso de variadores en la industria electromecánica.
Transcript of Beneficios de Los Variadores de Velocidad IME S.a.
-
MOTORES DE INDUCCIN ALIMENTADOS POR VARIADORES DE VELOCIDAD
Proveedor de Soluciones Integrales Equipos y Sistemas Tecnolgicos.
Fuente artculo:
WEG Colombia
-
www.ime.com.co
El accionamiento de motores elctricos de induccin
por convertidores estticos de frecuencia
(comercialmente denominados tambin
simplemente variadores de frecuencia o de
velocidad) es una solucin relativamente nueva,
pero, ya ampliamente utilizada en la industria. As
siendo, todava hay mucho por ser
hecho/estudiado/comprendido en tales aplicaciones
y se puede ver que, con la evolucin en la rea, la
necesidad de provisin de orientacin tcnica
especfica concerniente al tema por parte de los
fabricantes de motores y convertidores, para que
tales aplicaciones sean efectivamente ventajosas en
trminos de eficiencia energtica y atractivas en
trminos de costo.
Motores de Induccin Alimentados por Variadores de Velocidad
-
www.ime.com.co
La relacin entre la rotacin, la frecuencia de
alimentacin, el nmero de polos y el deslizamiento
de un motor de induccin obedece a la siguiente
ecuacin:
Donde:
n: velocidad de rotacin mecnica (rpm)
1: frecuencia fundamental de la tensin de alimentacin
(Hz)
p: nmero de polos
s: deslizamiento
El anlisis de la frmula demuestra que se puede
actuar en tres parmetros, con el intento de variar la
velocidad de un motor de este tipo, segn se verifica
en la tabla abajo. La tabla presenta tambin las
caractersticas de cada opcin.
La utilizacin de convertidores estticos de frecuencia
actualmente comprende el mtodo ms eficiente para
controlar la velocidad de los motores de induccin. Los
convertidores transforman la tensin de la red, de
amplitud y frecuencia constantes, en una tensin de
amplitud y frecuencia variables. Con la variacin de la
frecuencia de la tensin de alimentacin, se vara
tambin la velocidad del campo girante y
consecuentemente la velocidad mecnica de rotacin
de la mquina.
Variacin de Velocidad de Motores de Induccin
-
www.ime.com.co
El par desarrollado por el motor de induccin sigue la
ecuacin:
Y su flujo de magnetizacin, despresndose la cada
de tensin ocasionada por la resistencia y por la
reactancia de los devanados estatricos, valle:
Donde:
T : Par o conjugado disponible en la punta de eje (N.m)
: Fluxo de magnetizao (Wb)
I2 : Corriente rotrica (A) depende de la carga!
V1: Tensin estatrica (V)
k1 e k2 : Constantes dependen del material y del diseo
de la mquina!
Admitindose, que la corriente depende de la carga y
que esta es constante (por tanto, corriente
prcticamente constante), se nota, que variando
proporcionalmente la amplitud y la frecuencia de la
tensin de alimentacin, el flujo y, consecuentemente,
el par permanecen constantes. El motor entonces
provee un ajuste continuo de velocidad y par con
relacin a la carga mecnica. Las prdidas pueden ser
minimizadas de acuerdo con las condiciones de carga,
mantenindose constante el deslizamiento de la
mquina en cualquier velocidad, para la misma carga.
A partir de las ecuaciones arriba, se obtiene los grficos
abajo.
Variacin de Velocidad de Motores de Induccin
-
www.ime.com.co
Variacin de Velocidad de Motores de Induccin
La variacin de la relacin V1/f1 es hecha linealmente
hasta la frecuencia base (nominal) del motor. Arriba de
esta, la tensin es mxima (igual a la nominal) y
permanece constante, habiendo entonces solamente la
variacin de la frecuencia aplicada al devanado
estatrico del motor, segn representado en la figura
anterior.
As, arriba de la frecuencia base caracterizase la llamada
regin de enflaquecimiento de campo, pues all el flujo
decrece con el aumento de la frecuencia, causando
tambin la disminucin de par. La curva caracterstica
par x velocidad del motor accionado por convertidor de
frecuencia est representada abajo.
Se nota, por tanto, que el par permanece constante
hasta la frecuencia base y decrece gradualmente arriba
de esta. Como Potencia = Par X Rotacin, la potencia
til del motor crece linealmente hasta la frecuencia
base y permanece constante arriba de esta, segn se
puede observar abajo.
No por acaso ha crecido significativamente el nmero
de aplicaciones en que la variacin de velocidad de
motores de induccin es realizada por medio de
convertidores electrnicos estticos de frecuencia,
teniendo en cuenta los muchos beneficios propiciados
por estas aplicaciones:
-
www.ime.com.co
Control a distancia
En los sistemas electrnicos de variacin de
velocidad, el equipamiento de control puede estar
ubicado en un rea conveniente, quedando
solamente el motor accionado en el rea de
procesamiento al revs de los sistemas hidrulicos
y mecnicos de variacin de velocidad.
Aumento de productividad
Sistemas de procesamiento industrial generalmente
son sobredimensionados en la perspectiva de un
aumento futuro de productividad. Convertidores
estticos posibilitan el ajuste de la velocidad
operacional ms adecuada al proceso, de acuerdo
con los equipamientos disponibles y la necesidad
de produccin en cada momento.
Reduccin de costos
Arranques directos ocasionan picos de corriente, que
causan daos no solamente al motor, pero tambin a
otros equipamientos conectados al sistema elctrico.
Convertidores estticos proporcionan arranques ms
suaves, reduciendo costos con mantenimiento.
Variacin de Velocidad de Motores de Induccin
-
www.ime.com.co
Eficiencia energtica
La eficiencia global del sistema de potencia depende no
solamente del motor, pero tambin del control. Los
convertidores estticos de frecuencia presentan
eficiencia elevada, de orden de 97% o ms. Motores
elctricos tambin presentan alta eficiencia, llegando a
95% o ms en mquinas ms grandes operando bajo
condiciones nominales. En la variacin electrnica de
velocidad la potencia suministrada por el motor vara
de manera optimizada, influenciando directamente la
potencia consumida y conduciendo a elevados ndices
de eficiencia del sistema (motor + convertidor).
Mayor Calidad
El control preciso de velocidad obtenido con
convertidores resulta en la optimizacin de los
procesos. El control optimizado del proceso
proporciona un producto final de mejor calidad.
Versatilidad
Convertidores estticos de frecuencia son adecuados
para aplicaciones con cualquier tipo de carga. Con
cargas de par variable (pequea demanda de par en
bajas rotaciones), el control reduce la tensin del motor
compensando la cada de eficiencia que normalmente
resultara de la disminucin de carga. Con cargas de par
(o potencia) constante la mejora de eficiencia del
sistema proviene de la capacidad de variar
continuadamente la velocidad, sin la necesidad de
utilizar mltiplos motores o sistemas mecnicos de
variacin de velocidad (como poleas y engranajes), que
introducen prdidas adicionales.
Variacin de Velocidad de Motores de Induccin
-
www.ime.com.co
Variacin de Velocidad de Motores de Induccin
El rpido avance de la electrnica de potencia ha permitido que
motores de induccin, tradicional solucin para accionamientos
de velocidad continua, sean utilizados con suceso tambin en
aplicaciones que requieran variacin de velocidad. Pero, en
estos casos, el motor no debe ser alimentado directamente por
la red (senoidal), sino por medio de un convertidor esttico de
frecuencia. La utilizacin de motores de induccin con
convertidores electrnicos presenta grandes ventajas tanto
energticas cuanto econmicas, cuando comparada con otras
soluciones existentes para aplicaciones industriales de velocidad
variable. Sin embargo, el uso del convertidor trae
consecuencias, para las cuales los fabricantes de motores
necesitan estar atentos. Siendo as, el creciente nmero de
aplicaciones con motores de induccin operando en rgimen
de velocidad variable - accionados por convertidores PWM -
exige el buen entendimiento del sistema de potencia como un
todo y de las interacciones que ocurren entre las partes que lo
constituyen (red convertidor motor carga).
-
IME Ingeniera de Mquinas Elctricas S.A.
Oficina principal Calle 56 No. 5N-126
B/ Flora Industrial
Cali - Colombia
PBX (57 2) 486 68 70
FAX (57 2) 447 38 15
CEL (57) 315 554 04 30
Portal Web www.ime.com.co
E-mails de contacto [email protected]
Sganos
