Ver 2ª PARTE
Motores avanzados
Los motores avanzados se clasifican generalmente como un
grupo de diseños de motor que requieren electrónica de potencia y control de
microprocesador para su operación. Este concepto fue formulado hace muchos
años, pero sólo ahora es práctico con la electrónica de hoy. Todos los motores
avanzados permiten operación de velocidad variable.
Actualmente están comenzando a ser usados en aplicaciones de
OEMs, por ejemplo en motores de ventiladores centrífugas en bombas de calor y
compresores de aire. Algunos motores avanzados están disponibles como motores
de propósito general con capacidades de unos 600 C.V.
Control de velocidad mecánico
La operación de velocidad variable de máquinas puede ser
alcanzada usando motores de velocidad fija con un dispositivo de control de la
velocidad mecánica. Ejemplos incluyen acoplamiento de fluidos, sistemas de
poleas ajustables, control de velocidad magnética, y transmisiones mecánicas
tales como transmisiones de correas, transmisiones de cadena, cajas de
engranaje, etc.
Los métodos mecánicos de control de la velocidad requieren
que el motor opere a una velocidad constante y la elección del acoplamiento
altera la velocidad para la carga aplicada. La eficiencia de los sistemas es
dependiente de numerosos factores incluyendo tensión de correa, tipo y número
de correas/cadenas, etc. Los métodos mecánicos típicos tienen velocidad
constante y preestablecida que no puede ser dinámicamente ajustada a cargas
variables. Los dispositivos de control de velocidad mecánicos típicamente
tienen bajas eficiencias a bajas cargas.
PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE LOS VARIADORES AC
Motores de inducción AC
Un motor de inducción AC está construido con un rotor que
tiene devanados donde se cruzan el campo magnético rotatorio generado por el
devanado del estator.
A velocidad a plena carga, el rotor gira ligeramente más
lento que la velocidad síncrona del motor. Esto es debido a que el campo
magnético causa que las corrientes fluyan en los devanados del rotor y
produzcan un par que haga girar el rotor; así que si el rotor gira a la misma
velocidad que el campo magnético, no habrá movimiento relativo entre el rotor y
el campo magnético, y ningún par se producirá.
La velocidad a la que el campo magnético rota depende del
número de polos distribuidos en el estator y la frecuencia de corriente de
alimentación. Es la llamada velocidad síncrona.
Ilustración 1.
Curva par-velocidad de un motor de inducción
Los devanados del rotor de un motor de jaula de ardilla son
barras de aleaciones de cobre u aluminio posicionadas a lo lardo de la
dirección del eje y cortocircuitadas por anillas terminales.
La forma de las barras y la resistencia de la aleación usada
en su construcción influyen en las características de par-velocidad del motor.
Variadores de frecuencia variable de anchura de pulso modulado
Cuando operamos desde una fuente de energía de frecuencia
constante (50 – 60 Hz, los motores de inducción AC son dispositivos de
velocidad fija-
Un variador de frecuencia variable controla la velocidad de
un motor AC variando la frecuencia suministrada al motor.
El variador también regula el voltaje de salida en
proporción a la frecuencia de salida para proporcionar un ratio relativamente
constante de voltaje y frecuencia (V/Hz), según se requiera por las
características del motor AC para producir el par adecuado.
El primer paso en este proceso es convertir el voltaje de
alimentación AC en DC por el uso de un rectificador. La potencia DC contiene
ondas de voltaje que son alisadas usando condensadores de filtrado.
Esta sección del VFD a menudo se denomina DC
link.
Este voltaje DC luego se convierte en AC. Esta conversión
típicamente se alcanza mediante dispositivos electrónicos de potencia tales
como transistores de potencia IGBT usando una técnica llamada Modulación de
Anchura de Pulso (PWM). El voltaje de salida se controla a alta frecuencia, con
la duración del ciclo, o anchura de pulso, controlado para ser aproximadamente
sinusoidal.
SELECCIÓN DE VARIADORES VFD
Consideraciones eléctricas cuando se aplican VFD a motores AC
La aplicación exitosa y el mantenimiento de variadores VFD
requiere la comprensión de su impacto en el sistema de distribución eléctrica y
el motor.
La aplicación de VFDs a los motores de inducción puede
causar efectos que deben ser considerados para una operación exitosa. Ejemplos
incluyen:
- La capacidad del motor para enfriarse por sí mismo de forma efectiva se reduce cuando el motor gira más lentamente. Sobredimensionando el motor o proporcionando ventilación de aire forzado externo puede requerirse con operación extendida a bajas velocidades y altas cargas.
- La operación a diferentes velocidades puede causar resonancias mecánicas. Estas velocidades se identificarán y programarán fuera del rango de operación del motor.
- VFDs generan voltajes armónicos y corrientes que pueden, en algunos casos, causar efectos no deseables en el sistema de distribución eléctrica y afectar la operación del equipo. Si se sospecha un problema de calidad de la energía, el sistema eléctrico se examinará por una persona cualificada. A veces se requieren transformadores de aislamiento, reactores de línea o dispositivos de filtrado para minimizar estos efectos.
Alimentación eléctrica al variador
Los variadores AC requieren un suministro eléctrico
aceptable para una operación fiable y exitosa.
El voltaje de suministro nominal del sistema de distribución
es normalmente más alto que el voltaje de la placa del variador para permitir
caídas de voltaje desde el transformador de distribución al punto de
utilización.
Ver 4ª PARTE
In der heutigenAntriebstechnikwerdenverschiedeneArten von Riemenverwendet, z.B. Keilriemen (ummantelte, flankenoffeneformgezahnteRiemen), Keilrippenriemen (modifizierte Version der Flachriemen) und Zahnriemen. In den letztenJahrzehntenhabensich auf dem Gebiet der AntriebstechnikzahlreicheVeränderungenvollzogen.
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