Ver 1ª PARTE
El uso de un VFD permite el
funcionamiento de un motor para el control de velocidad, desapareciendo la
limitación on – off. Por ejemplo, un sistema HVAC/R con un VFD puede operar el
compresor a una velocidad correspondiente con los requerimientos de enfriamiento
ambientales a temperaturas controladas. Por ejemplo, si el ambiente controlado
genera 500 vatios de potencia, el compresor puede ser operado a una velocidad
que corresponde al calor generado por los 500 vatios. Esto permite una
eficiencia de potencia mejorada en el sistema debido a que se eluden las
ineficiencias experimentadas con arranques y paradas del compresor.
Otro beneficio del control de
velocidad es que las funciones de control de los motores se incrementan. Por
ejemplo, en un sistema HVAC/R, el rango de temperaturas en un ambiente
controlado se reduce dramáticamente cuando se compara con los sistemas HVAC/R
en los que los compresores funcionan on – off. En los sistemas HVAC/R, para
prevenir cambios de estado frecuentes entre off y on, el sistema de control
trabaja con una característica de histéresis. En tales sistemas, las
excursiones de temperatura corresponden a la histéresis. Por ejemplo, en
algunos sistemas la histéresis del sistema es grado 3. Si la temperatura
configurada es – 5 ºC, una vez la temperatura del ambiente es – 5 ºC, el
compresor se apaga. Sin embargo, debido a los 3 grados de histéresis, el
compresor no se enciende hasta que la temperatura ambiental es – 2 ºC. En contraste, en un sistema HVAC/R con
un VFD controlando el compresor, el sistema de control activo incrementalmente
incrementa y disminuye la velocidad del compresor para proporcionar el control
preciso de la temperatura ambiental. Como resultado de ello, no hay histéresis.
En la configuración mostrada,
debido a que el motor monofásico 54 no opera sin el motor trifásico 52, la
salida trifásica del suministro de alimentación 22 puede adicionalmente
proporcionar potencia al motor monofásico 54. El resultado es un ahorro de
costes en el sistema al eliminar la alimentación del motor monofásico 54.
En los sistemas electromecánicos
convencionales, cuando un VFD se usa con un sistema trifásico y monofásico
operan a la misma vez. El motor monofásico puede operar con una alimentación de
potencia separada o es reemplazada con un motor trifásico compatible con la
salida de la alimentación del VFD. En el sistema descrito, debido a que el
motor monofásico es ventajoso respecto
al suministro de potencia 22, se usa un motor monofásico. En orden de permitir
que un motor monofásico 54 trabaje con un suministro de alimentación 22, la
salida de la alimentación 22 se acondiciona mediante un módulo de cambio de
fase 53.
El módulo de cambio de fase 53 se
conecta entre el suministro de energía VFD y el motor monofásico 54. Los
motores monofásicos no siempre son compatibles con la operación en voltaje y
frecuencia variable. En los motores monofásicos, se genera una nueva fase para ser usada con una sola fase de la señal
de energía de entrada para crear magnetismo rotatorio a la armadura para
generar par. Por ejemplo, si el motor monofásico es un motor de polo sombreado,
un anillo sombreado sirve como una inductancia capaz de almacenar campo de
magnetismo y generar la nueva fase. Si
el motor monofásico es un motor Split capacitor, un condensador proporciona una
fase que lleva corriente de un terminal a otro. La eficiencia de potencia del
anillo sombreado y del condensador, sin embargo, son dependientes de la
frecuencia, y por lo tanto estos elementos se ajustan a la frecuencia de
funcionamiento del motor de acuerdo a su aplicación. A frecuencias no
especificadas, el comportamiento del motor y de los elementos de generación de
la nueva fase es ineficiente y el par motor sufre. Adicionalmente, la señal de
salida de potencia del VFD tiene grandes transitorios a altas frecuencias (ej.
2 – 6 kHz. Estos transitorios pueden exceder el voltaje de frenado de los
nuevos elementos de generación de fase, y causan puntas de corriente altas que
incrementan el calor y reducen la eficiencia de potencia del motor y sus
componentes. Por lo tanto, estos motores no son efectivos para su uso en un
esquema de variación de frecuencia variable.
Además, el motor monofásico 54 se
modifica para operar eficientemente en el esquema del variador de frecuencia
variable. El motor monofásico es similar a un motor trifásico donde los dos
primeros polos llevan la única fase de la entrada de potencia, y el tercer polo
recibe la nueva fase generada por los elementos inductivos y capacitivos. En el
sistema electromecánico 200, el motor monofásico 54 recibe dos de las tres
fases generadas por el suministro de potencia 22. Adicionalmente, el motor
monofásico modificado tiene sus nuevos elementos de generación de fase
reemplazados con elementos que son compatibles con los altos picos de voltaje
transitorio del VFD, tales como los que mostramos en la figura con la que abrimos este artículo.
En una configuración del circuito
de cambio de fase 53, la modificación del motor monofásico incluye la
sustitución del condensador de arranque por dos condensadores del doble de
capacitancia, en serie. Esto incrementa la descomposición de voltaje mientras
mantiene el valor de la capacitancia, y por lo tanto el ajuste del motor, sin
cambios.
Adicionalmente, para permitir que
el motor de cambio de fase trabaje con el VFD 22, el circuito de cambio de fase
53 permite que la velocidad del motor monofásico 54 sea controlada por el VFD.
0 comentarios:
Publicar un comentario