Prof. Maxwell Altamirano

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Introducción, conceptos generalesInversor frecuencia, TeoríaRetroalimentaciónRegeneraciónVariadores de frecuencia, Instalación, diagnostico y

fallasProgramación de drivesComo son afectados los motores por el uso de drives

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Robusto y barato, el motor de inducción con rotor de jaula de ardilla es, sin duda, el más popular entre todos los motores eléctricos. Su campo de aplicación va desde potencias fraccionarias hasta varios cientos de kW

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Cuando se desea controlar la velocidad o el par mecánico de forma ágil y precisa, no hay nada mejor que un motor eléctrico alimentado por un regulador electrónico. Hace unos diez años el motor de continua era el líder de las aplicaciones a velocidad variable, porque hasta entonces los convertidores de frecuencia todavía eran bastante caros, complejos y pocos fiables. Pero la situación ha cambiado por los avances en la fabricación de semiconductores de potencia y circuitos de control más potentes que permiten incluir estrategias más eficaces.

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• MOTORES VELOCIDAD FIJA son la gran mayoría de motores de CA y CD,

diseñados para una velocidad a pleno voltaje

• MOTORES MULTIVELOCIDADUsualmente se fabrican con dos o mas

embobinados para operar en una u otra velocidad

• MOTORES VELOCIDAD VARIABLE Normalmente diseñados para regular velocidad, ya sea por un control externo o variando la conmutación de escobillas

MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA

Motor CD tipo IMAN PERMANENTE, normalmente capacidades pequeñas menor a 5HP

Motor CD tipo Shunt (con devanado en campos de excitación), utilizados de motores pequeños hasta robustos de 600HP)

Motor de CD tipo Compound (utilizado normalmente en gruas)

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La variación de velocidad en un motor de CD es de acuerdo a la variación del VOLTAJE aplicado en sus devanados de armadura

La variación de un motor trifásico de corriente alterna se realiza de acuerdo a la variación de la FRECUENCA aplicada a los devanados del motor

MOTOR DE C.A.

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Diseñado exclusivamente para la variación de velocidad

La operación del motor es de par constante desde baja velocidad

Motor de inducción común en el mercado

Menor mantenimientoEn caso de reparación,

cortos tiempos de entrega referente a bobinado

Bajo costo

MOTOR C.A.

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Mantenimiento periódicoCosto elevadoNecesario mantener stock

de escobillasCosto de reparaciones

mayores elevadasTiempo de entrega de

bobinado altoLimitado a sobre velocidad

Torque limitado en baja velocidad

Calentamiento al operarse a una velocidad régimen baja

Consumo energía de arranque elevado (sin variador)

MOTOR DE CA.

VELOCIDAD A PLENA CARGAOcurre cuando el motor esta en operación y ha llegado

a su limite máximo de par o potenciaVELOCIDAD SINCRONAEs la velocidad a la cual esta girando el campo

magnético, siendo la velocidad a la cual gira el rotor cuando esta sin carga, por ejemplo en un motor de 4 polos 60Hz el campo magnético tendrá una velocidad de 1800 ciclos por minuto

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Por lo tanto la velocidad en vacio de la flecha será casi de 1800RPM, probablemente 1795RPM, y a plena carga este motor puede ser de 1725RPM.

DESLIZAMIENTOSe define como la velocidad síncrona y la velocidad

de plena carga, he aquí unos porcentajes típicos de algunos motores:

1/2HP 1725RPM 4%deslizamiento100HP 1760RPM 2.2% 200HP 1780RPM 1.1%

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NUMERO DE POLOS de un Motor; Es el numero de polos magnéticos construidos dentro

del motor. Los polos están construidos en pares (uno norte y otro sur)por lo que siempre se presentaran por pares

FRECUENCIANumero de fluctuaciones de voltaje por segundo de una

fuente convencional. Los motores son diseñados para una frecuencia y voltaje específicos el mas común 60Hz

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En un motor de C.A. el numero de polos y frecuencia trabajan en conjunto para determinar la VELOCIDAD de un motor, los rangos comunes son: en velocidad síncronas:

POLOS 60Hz 50Hz 2 3600rpm 3000rpm 4 1800rpm 1440rpm 6 1200rpm 1000rpm 8 900rpm 750rpm

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FORMULA PARA LA VELOCIDAD SINCRONADE UN MOTOR

120 x FrecuenciaRPM= ------------------------

Num de polos

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VELOCIDAD BASEEs la velocidad a la que girara un motor con el voltaje y

frecuencia aplicados, que se indican en placa

VELOCIDAD ESTABLECIDAEs la velocidad definida en el control o la velocidad de

operación deseada

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ALTA INERCIA

Son consideradas así a las que presentan un efecto volante relativamente alto. Grandes ventiladores estampadoras, maquinas centrifugas, lavadoras industriales y otras aplicaciones similares

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POTENCIA CONSTANTE

Estas aplicaciones cuando la velocidad se incrementa, la demnda de par se reduce y viceversa. En este tipo de aplicaciones tenemos relacionados como tornos, molinos, taladros, y otras similares

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PAR CONSTANTE

En estas aplicaciones normalmente la carga es constante sin importar la velocidad del movimiento como ejemplo típico la mayoría de los transportadores

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PAR VARIABLE

Se definen así donde la demanda de par se incrementa al incrementar la velocidad como por ejemplo tenemos a las bombas y ventiladores centrífugos

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APLICACIONES DE PAR CONSTANTE

-LAMINADORAS-INDUSTRIA DEL PAPEL-INDUSTRIA CEMENTERA-TRANSPORTADORAS-GRÚAS-ELEVADORES

APLICACIONES DE PAR VARIABLE

-BOMBAS CENTRÍ FUGAS-VENTILADORES-COMPRESORES

T/Tn

2

1

0 s1 0,5 0

Tacel

Tcarga

Tmáx

Tarr

T/Tn

2

1

0 s1 0,5 0

Tacel

Tcarga

Tmáx

Tarr

T/Tn

2

1

0 s1 0,5 0

Tacel

Tmáx

Tarr

T/Tn

2

1

0 s1 0,5 0

Tacel

Tcarga

Tmáx

Tarr

Carga constante Aceleración lineal

Aceleración cuadrática Volante de inercia

T/Tn

2

1

0 s1 0,5 0

Tacel

Tcarga

Tmáx

Tarr

T/Tn

2

1

0 s1 0,5 0

Tacel

Tcarga

Tmáx

Tarr

T/Tn

2

1

0 s1 0,5 0

Tacel

Tcarga

Tmáx

Tarr

T/Tn

2

1

0 s1 0,5 0

Tacel

Tcarga

Tmáx

Tarr

T/Tn

2

1

0 s1 0,5 0

Tacel

Tmáx

Tarr

T/Tn

2

1

0 s1 0,5 0

Tacel

Tmáx

Tarr

T/Tn

2

1

0 s1 0,5 0

Tacel

Tcarga

Tmáx

Tarr

T/Tn

2

1

0 s1 0,5 0

Tacel

Tcarga

Tmáx

Tarr

Carga constante Aceleración lineal

Aceleración cuadrática Volante de inercia

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Aplican 100% del voltaje a las terminales del motor

Demanda de corriente hasta 5 veces su capacidad nominal

Suministro de alimentación directo al motor por un contactor y un elemento térmico.

Estrés eléctrico y mecánico

Otorga arranque paulatino y continuo acelerando suavemente hasta llegar a su velocidad de operación

Baja pico inicial de arranque

Suministra torque suficiente para romper la inercia estática del motor

Reduce en un porcentaje estrés mecánico-eléctrico

TENSION REDUCIDA

Los convertidores de frecuencia son dispositivos que se alimentan de la red de suministro eléctrico y generan corriente alterna de cualquier frecuencia, normalmente para accionar motores de inducción a velocidad variable

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Genera rampas de aceleración al arranque, haciendo el arranque del motor suave, y controlable

Reduce el estrés de partes mecánicas relacionadas con el motor

Prolonga la vida mecánica útil del motorRealiza paros suaves en rampa, o rápidos tal como

demande la aplicaciónRegula la velocidad del motorAhorra energía

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reduce los desgastes en las partes mecánicas con movimiento mecánico

Reduce daños en el producto durante el arranque y paro del motor

Elimina golpe de ariete en aplicaciones con bombas

Reduce el balanceo y oscilación de la carga en aplicaciones de grúas

Mejora la eficiencia en bombas y ventiladores pudiendo regular el flujo o caudal

Etc etc…

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Un control pude realizar cualquier operación que sea necesaria, los resultados finales son los que el usuario pueda optimizar la regulación de velocidad para lograr eficientemente la tarea del sistema

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Las múltiples aplicaciones de los inversores los hace ser muy flexibles, pidiéndolos aplicar en multivelocidades, una velocidad fija, arranque suave, de velocidad variable, control de procesos e incluso control de posición dependiendo la aplicación el tipo de drive a utilizar, así mismo se deberá elegir el tipo de drive adecuado a la aplicación a utilizar

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Farmacéutica

Generación de Energía

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Alimenticia

Metal

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Química

Pulpa y Papel

Y mas….

Refinería

MOTORES UTILIZADOS EN AMPLIA GAMA DE LA INDUSTRIA