1_fundamento arranq motores

7/27/2019 1_Fundamento arranq motores

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Schneider Electric 1- Division - Name Date


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Principales Tipos de Arranque de Motor

Arranque Directo

Estrella Tringulo

Electrnico

Velocidad variable (variador de velocidad)


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El Ar ranque directo

Ventajas:

Sencillo.

Tecnologa ms accesible.

Confiabilidad.

Bajo mantenimiento.

Espacio fsico reducido.

Mayor facilidad para los operadores.

Menor posibilidad de equivocacin al momento de automatizar.

Desventajas:

Elevada corriente de arranque (de 6 a 7 veces In).

Mximo esfuerzo mecnico, hidrulico y elctrico.

El arranque de cada motor puede provocar cadas de tensiones inadmisibles en la red.Los fabricantes de bombas, motores y ejes de transmisin pueden no recomendar este arranque.


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QM1 = Interruptor magnetotermico Fuerza

QM2 = Interruptor magneticotermico Mando

SA1 = Interruptor

KM1 = Contactor

M = Motor Elctrico


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El Arranque Estrel la - Triangulo

Ventajas:

Moderada corriente de arranque (de 3 a 4 veces In).

Recomendado para motores de potencia baja y media.

Desventajas:

Tensin de arranque muy baja y no regulable, para motores con arranque prcticamente en

vaco.

Desgaste mecnico elctrico de los contactores.

Necesitan adicionar un sistema de mando para el arreglo estrella - triangulo

Requiere de un motor con los 6 bornes accesibles y preparados para una conexin tringulo

a tensin Un y arranque con raz de 3 (380 / 660 V).


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QM1 = Interruptor magnetotermico Fuerza KM2 = Contactor Triangulo

QM2 = Interruptor magneticotermico Mando KM3 = Contactor Estrella

KT1 = Temporizador SB1 = Pulsador de Parada

KM1 = Contactor Principal SB2 = Pulsador de Marcha

M = Motor Elctrico HL1 = Sealizacion Motor en Marcha

HL2 = Sealizacin disparo rel trmico


7/32Schneider Electric 7- Division - Name Date

Ventajas:

Reduce los desgastes elctricos y mecnicos.

Puede incluir un contactor de Bypass.

Cuenta con proteccin trmica para el motor configurable.

Desventajas:

Produce armnicos.

Consume de 3 a 4 veces la In.

Precaucin en el uso de motores con banco de condensadores.

No ahorra energa.

El Ar rancador Electrnico



Componentes del arrancador electrnico



Principio de Funcionamiento



Esquema elctr ico del arrancador electrnico


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FUNDAMENTOS DE VARIADORES

Variadores de velocidad, actualmente una necesidad en

la industria


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Principio de funcionamiento

Es conocido que un cambio en la frecuencia de alimentacin a un

motor variar su velocidad

El fin de este mtodo es obtener el torque constante disponible del

motor independientemente de la velocidad. Para que el torque llegue a

ser constante, el flujo en el motor debe ser constante tambin.

T = K I cos = constante

= constante

En estas condiciones el torque nominal del motor es obtenido a sus

condiciones nominales .


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Principio de funcionamiento

En un motor asncrono , es el bobinado del estator que crea el flujo:

= L IEn los terminales de este bobinado, la ley de ohm es escrita como:

U = Z I

La impedancia de un bobinado alimentado con AC es escrito(ignorando su resistencia) : Z = L entonces: U = L I

La corriente entonces se puede expresar como:

Y el flujo puede ser expresado como:

El voltaje debe variar proporcionalmente con la frecuencia

f LI u

2

12

U

f cst U

F


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Estructura de un variador de velocidad


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Circuito de Potencia


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Frecuencia de switcheo de los IGBTs

La frecuencia con la que los IGBTs forman el voltaje alterno para

alimentar el motor, determina el grado de distorsin que podr tener

esta onda con respecto a una onda sinusoidal pura.

Esta frecuencia de troceado puede ajustarse y en algunos modelos el

equipo es capaz de bajarla automticamente si detecta

sobretemperatura

f1

f2

f1 f2>

iv


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Operacin en 4 cuadrantes

Es la habilidad de conducir y frenar el motor en ambas direcciones.

Frenado puede envolver considerable energa , el cual puede ser

disipado como calor a travs de la resistencia de frenado.


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Frenado Dinmico via Resistencia

El circuito de frenado dinmico consiste de un semiconductor y una

resistencia de frenado, va por la cual se disipa la energa del frenado.


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Armnicos

Estos son originados por cargas no lineales que generan corrientes ytensiones cuyas frecuencias son mltiplos de la frecuencia fundamentalejemplo : 120, 180, 240Hz, etc.

Fuentes que la originan:

Rectificadores, variadores de velocidad, UPS, etc.

Algunas Consecuencias:Disparo intempestivo de los interruptores y sistemas de proteccin

Calentamiento excesivo de los conductores.

Calentamiento de los transformadores.

En un sistema trifsico balanceado se encuentran solo armnicosimpares . Los pares se eliminan basndose en consideraciones desimetra


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Armnicos

Para un rectificadortrifsico los armnicosde intensidadpresentes son 6xn 1,esto es 5, 7, 11, 13,

17, 19 etc. Lamagnitud de laintensidad disminuye alaumentar lafrecuencia.

Esta intensidadarmnica aadida notransporta potenciapero es una intensidadaadida que circula por

los cables.


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Armnicos

El principio de cmo las componentes armnicas son sumadas a lacorriente fundamental es mostrada en la figura donde solamente la 5thes mostrada.


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Inductancias de lnea

Estas inductancias permitenasegurar una mejor proteccincontra las sobre tensiones dela red (3 a 5% Vn) y reducir elndice de armnicos de

corriente producido por elvariador.

Harmonic I

Power rating

15 75 500

Integrated

choke


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Filtros CEM

Estos filtros estn destinadosa reducir las emisionesconducidas en la red

posible en redes de tipo TN(puesta a neutro) y TT(neutro a tierra).

No en redes de tipo IT(neutro de impedancia oaislado).

EMC problems

Power rating

15 75 500

Optional

filters


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Lazo PI : Accin Proporcional Integral

Se provee al variador develocidad de una seal derealimentacin proporcional alvalor de la variable de procesoa controlar.

El Lazo PI del variadorcompara este valor con elvalor requerido (setpoint ) yusa la diferencia ( error ) paraajustar la velocidad a fin deanularlo.

Aplicaciones tpicas : Sistemasde presin constante, HVAC,etc.

PI

PT

Alimentacin

Drive


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Tipos de cargas

Carga del motor - Torque cuadrtico

Este es el ms comn tipo de carga,donde el torque se incrementa con elcuadrado de la velocidad, ejemp.Bombas centrfugas y ventiladores.

Motortorque

Speed

Power = proportional to speed cubed.

Torque = proportional to speed squared.

Speed (rpm) Torque (Nm) Power (kW)

300 3.8 0.12

900 34.4 3.24

1500 95.5 15


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Tipos de cargas

Carga del motor - Torque Constante

El torque de la carga es el mismoindependiente de la velocidad .Tpico en fajas transportadoras yelevacin.

Motor

torque

Speed

Power = proportional to speed. Torque = constant

Speed (rpm) Torque (Nm) Power (kW)

300 95.5 3

900 95.5 9

1500 95.5 15


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Tipos de control

Control EscalarControla el torque y la

rotacin del motor (v/f).

La relacin v/f es en funcindel tipo de carga. Torqueconstante (v=f); torquecuadrtico (v=f2).

Existe la compensacin dedeslizamiento para corregir larotacin del motor antevariaciones de carga.

Control VectorialEl convertidor descompone la

corriente del motor en dosvectores, el generador delcampo magntico rotativo yel generador de torque.

El convertidor controla estosvectores separadamente.

El control de campoorientado se realiza sinrealimentacin.


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Seleccin

Principales Datos:

Datos de placa motor

Tipo de carga

Rango de velocidades de trabajoCondiciones ambientales

Distancia motor - variador

Inercia de mquina en el frenado

Ciclos de trabajoNecesidad de comunicacin digital , tarjetas E/S

adicionales


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Esquema elctr ico del var iador de velocidad


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Ventajas:

Aumenta el rendimiento del motor.

Ahorra energa en la automatizacin.

Reduce los picos de corriente.

Reduce el desgaste de las partes mecnicas.

Aumenta la vida til del motor.

Desventajas:

Genera perturbaciones electromagnticas.

Variador de velocidad

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