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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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http://www.schneider-electric.com.co/sites/colombia/es/productos-

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