Propulsores trifásicos y Propulsores por convertidor CD-CDVICENTE CHALACAN

Propulsores trifásicos. Los propulsores trifásico se utilizan para aplicaciones de alta

potencia hasta los niveles de potencia en megawatts. La corriente de la armadura es en su mayor parte continua, y por lo tanto el rendimiento del motor se compara con el de los propulsores monofásico. Al igual que los propulsores monofásicos, los propulsores trifásicos también se pueden subdividir en:

1. Propulsores de convertidor trifásico de media onda.

2. Propulsores de semiconvertidor trifásico.

3. Propulsores de convertidor completo trifásico.

4. Propulsores de convertidor dual trifásico.

Propulsores de convertidor trifásico de media onda.

Un propulsor de motor de cd alimentado por un convertidor trifásico de media onda opera en un cuadrante y puede utilizarte en aplicaciones hasta el nivel de potencia de 40 kW.

Con un convertidor trifásico de media onda en el circuito de la armadura, la ecuación da el voltaje como

para

donde Vm es el voltaje pico por fase de una alimentación ca trifásica conectada en estrella y un semiconductor trifásico

en el circuito de campo para

Propulsores de semiconvertidor trifásico.

Un propulsor alimentado por un semiconvertidor trifásico es un propulsor de un cuadrante sin inversión del campo, y está limitado a aplicaciones hasta de 115kW. Con un semiconvertidor trifásico en el circuito de la armadura da el voltaje de la armadura como

para

con un semiconvertidor trifásico en el circuito del campo, la ecuación da el voltaje como

para

Propulsores de convertidor completo trifásico.

Es un propulsor en dos cuadrantes sin inversión del campo, y está limitada a aplicaciones hasta 1500kW. Durante la regeneración para invertir la dirección del flujo de la potencia, se revierte la fuerza contraelectromotriz del motor al invertir la excitación del campo.

En la figura siguiente se muestra un propulsor de cd de convertidor completo trifásico basado en un microprocesador de 68kW 170 A, en el que los paquetes de semiconvertidores de potencia están en la parte trasera del tablero.

• Convertidor completo trifásico basado en un microprocesador de 68 kW

Con un convertidor de onda completa trifásico en el circuito de armadura, la ecuación da el voltaje como

para • Como un convertidor completo trifásico en el circuito del campo, la ecuación

da el voltaje como para

Propulsores de convertidor dual trifásico.

Dos convertidores de onda completa trifásica se conectan en una disposición similar a la figura 2, o al convertidor 1 opera para alimentar un voltaje negativo de armadura, -Va. Se trata de un propulsor de cuatro cuadrantes y esta limitado a aplicaciones hasta de 1500 kW.

Propulsores de convertidor dual trifásico. un convertidor ca-cd de 12 pulsos para un motor de 360kW que

sirve para propulsar un molino de cemento.

Si el convertidor 1 opera con ángulo de retraso de la ecuación da el voltaje de la armadura del valor como

para

Si el convertidor 2 opera con un ángulo de retraso , la ecuación da al voltaje promedio de la armadura como

para

Con un convertidor completo trifásico en el circuito del campo, la ecuación da el voltaje promedio como

para

Propulsores por convertidor CD-CD

Un motor de cd puede operarse en uno de los cuatros cuadrantes controlando los voltajes (o la corrientes) en la armadura o en el campo. Con frecuencia se requieren invertir las terminales de armadura o de campo para que el motor opere en el cuadrante deseado.

Si la alimentación no es receptiva durante el frenado regenerativo, el voltaje de línea aumentaría y ese frenado no se hará. En este caso, es necesario una forma alternativa de frenado, como por ejemplo el frenado reostático. Los modos posibles de control de un propulsor por convertidor cd-cd son:

Control por potencia( o por aceleración).

Control por freno regenerativo.

Control por freno reostático.

Control combinado por freno regenerativo y reostático.

Control por potencia

El convertidor cd-cd se usa para controlar el voltaje de la armadura de un motor de cd. El interruptor del convertidor cd-cd podría ser un transistor. Es un propulsor de un cuadrante, como se ve en la figura siguiente. Las formas de onda del voltaje de armadura corriente de carga y corriente de entrada se ven en la figura siguiente, suponiendo que la carga es altamente inductiva.

El voltaje promedio de la armadura es

donde K es el ciclo de trabajo del convertidor cd-cd. La potencia alimentada al motor es

Control por potencia Donde Ia es la corriente promedio en la armadura

del motor, y no contiene rizo. Suponiendo que el convertidor es sin perdida, la potencia en la entrada es Pi=Po=. El promedio de la corriente de entrada es

Si se varia el ciclo de trabajo k, se puede controlar el flujo de la potencia. Para una inductancia finita del circuito de la armadura, se puede aplicar la ecuación para determinar el rizo máximo pico a pico de corriente como sigue:

donde Rm y Lm son resistencia y la inductancia total del circuito de armadura, respectivamente.

Control por freno regenerativo.

En el frenado regenerativo, motor funciona como un generador y la energía cinética del motor y la de la carga a la alimentación. EL principio de transferencia de energía de una fuente de cd a otra mayor voltaje y se puede aplicar frenado regenerativo de los motores de cd. Supongamos que la armadura de un motor con excitación separada está girando por la inercia del motor( y de la carga); y en el caso de un sistema de transporte, la energía cinética del vehículo o del tren haría girar el eje de la armadura aumenta debido a la puerta en corto de las terminales del motor. Si se desconecta el convertidor cd-cd, el diodo Dm se activara y la energía almacenada en las inductancias del circuito de la armadura seria transferencia a la fuente, siempre y cuando la fuente sea receptiva. Es un propulsor de un cuadrante, que opera en el segundo cuadrante, como se ve en la figura siguiente, la figura muestra las formas de onda de voltaje y corriente suponiendo que la corriente en la armadura es continua y sin rizo.

Control por freno regenerativo. El voltaje promedio a través del

convertidor cd-cd es

Si Ia es la corriente promedio de armadura, la potencia regenerada se puede determinar con

El voltaje regenerado por el motor, cuando funciona como generador, es

donde Kv es la constante de la maquina y ω es la velocidad de la maquina, en rads/s. Por consiguiente, la resistencia equivalente de carga del motor, cuando funciona como generador, es

Control por freno reostático.

En el frenado reostático, la energía se disipa en un reóstato, lo cual podría no ser una propiedad deseable. El frenado reostático también se llama frenado dinámico. En la figura siguiente se muestra un arreglo de frenado reostático de un motor de cd con excitación separada. Es un propulsor de un cuadrante, que opera en el segundo cuadrando, como se ve en siguiente figura .

La corriente promedio en el resistor de frenado es

y el voltaje promedio a través del resistor de frenado es

La resistencia equivalente de carga del generador es

Control por freno reostático.

La potencia disipada en el resistor Rb es

Al controlar el ciclo de trabajo k, se puede variar la resistencia efectiva de carga desde Rg hasta Rm + Rb, y se puede controlar la potencia de frenado.

La resistencia de frenado Rb determina la especificación de voltaje máximo de convertidor cd-cd

Control combinado por freno regenerativo y reostático.

Al frenado regenerativo es eficiente respecto a la energía, en el frenado reostático la energía se disipa en forma de calor. Si la fuente es parcialmente receptiva, que es el caso normal en los sistemas practico de tracción, lo mas eficiente respecto a la energía seria un control combinado por freno regenerativo y reostático. La figura siguiente muestra un arreglo en el que el frenado reostático se combina con el frenado regenerativo.

Durante los frenados regenrativos, el voltaje de línea se detecta en forma continua. Si es mayor que cierto valor predeterminado que en el caso normal es mayor 20% mayor que el voltaje de línea, se remueve el frenado regenerativo y se aplica uno reostático.

Control combinado por freno regenerativo y reostático.