EXPLICACION ARRANQUE DE MOTORES

MOTORES MOT ORES ELÉCTRICOS 2. Motores trifásicos: Modos de marcha y parada

3 Presentación realizada por JC Mortes

MOTOR M OTOR E S EL E L É C TR I C OS

MOTOR TRIFÁSICO

modos de marcha y parada en motores: • Cualquier aplicación precisa de una serie de requerimientos y limitaciones. • La elección de un motor como accionador del sistema debe satisfacer estas

necesidades, tanto en el arranque, durante el servicio y en la parada. Además, el uso del motor conlleva sus propias condiciones particulares. • Además, • Arranque directo • Arranque progresivo (suave) • Frenado controlado • Regulación de la velocidad • Condiciones de servicio

2. MOTORES TRIFÁSICOS: Modos de marcha y paro

menú de elección: 2.1. Arranque Arranque directo e inversión de giro 2.2. Arranque progresivo 2.3. Frenado controlado 2.4. Regulación de la velocidad 2.5. Condiciones de servicio

3

2.1. Arranque Arranque directo e inversión de giro VOLVER VOL VER AL MENU ME NU

MOTOR TRIFÁSICO


L1 L2 L3

arranque directo

U V W

Se denomina arranque directo cuando se conecta un motor directamente a la tensión que debe trabajar. trabajar.

M 3

• características: intensidad de arranque

• de 4 a 8 veces la intensidad nominal

par inicial de arranque

• de 0,6 a 1,5 veces el par nominal

duración media del arranque

• de 2 a 3 segundos

ventajas

• configuración simple y económica • buen par de arranque

inconvenientes

• alta intensidad inicial en el arranque • efectos secundarios en la red

aplicaciones típicas

• uso generalizado en motores que accionan máquinas

de pequeña potencia arrancando a plena carga.


MOTOR TRIFÁSICO

- intensidad: I - par motor: M - par resistente: R

arranque directo • gráfica del arranque: 6 • La gráfica adjunta representa

los valores de intensidad, par motor y par resistente de la máquina, en relación con la velocidad del motor.

• El arranque finaliza cuando el

motor encuentra su punto de equilibrio, que corresponde c orresponde con los valores nominales del motor si trabaja a plena carga. • Las curvas representadas

varían dependiendo de los aspectos constructivos del motor y las características de la carga en la aplicación.

I

5 d a 4 d i s n e t n 3 I / r a 2 P

1

0

Punto de equilibrio In Mn Vn

M R 0,25

0,5

0,75

Velocidad

1

MOTOR TRIFÁSICO


L1 L2 L3

arranque directo • esquemas: 95

esquema de fuerza (esquema de potencia)

96 11

KM11

SB1 12 13

13

A1

14

2

4

6

1

3

5

2

4

6

1

3

5

2

4

6

U

V

W

PE

esquema de mando (esquema de maniobra)

M

A2

KM11

5

FA12

KM11 14

3

FU10

FA12

SB2

1

M1

3


MOTOR TRIFÁSICO

arranque directo • conexiones y reglaje del relé térmico*: 95

97

FA12

FA12 96

98

11

SB1

relé térmico se numeran con el 9.

13

• El reglaje del relé deberá

13

KM11 14

dos contactos: el contacto cerrado utilizado para la función de parada y el contacto abierto utilizado para señalizar el disparo del relé. • Los bornes de los contactos del

12

SB2

• El relé térmico suele disponer de

14

A1

X1

A2

X2

realizarse a la intensidad absorbida por el motor en la condición de servicio y carga de la aplicación.

• Bajo ninguna circunstancia deberá

ser superior a la intensidad nominal, indicada en la placa del motor.

KM11 HL3 * Relé térmico o cualquier otro relé de protección para motor


MOTOR TRIFÁSICO

arranque directo • inversión de giro: • Para que un motor trifásico invierta

su sentido de giro hay que cambiar dos fases.

L1 L2 L3

L1 L2 L3

M

M

• En los sistemas automatizados se

consigue mediante dos contactores, uno para cada sentido de giro.

• ATENCIÓN: La entrada simultánea

de los dos contactores provocaría un cortocircuito. Para impedirlo se utilizan dos técnicas en el mando:

- contactos exclusores (enclavamiento eléctrico) - enclavamiento mecánico

3

3


MOTOR TRIFÁSICO

L1 L2 L3

arranque directo • inversión de giro: FA13 SB1

1

3

5

95

2

4

6

96 11

1

3

5

2

4

6

1

3

5

KM11

KM12

1

3

5

2

4

6

12 13

SB2

13

KM11 14

13

SB3 14

14

21

KM11

22 A1 A2

KM11

13

KM12 14

21

KM12

FU10

22 A1

FA13

KM12

4

6

U

V

W

PE

enclav. eléctrico

M

A2

enclav.

2

M1

3

cambio de dos fases

MOTOR TRIFÁSICO


arranque directo • inversión de giro: dispositivos de enclavamiento mecánico entre contactores

a) solo enclavamiento mecánico

b) enclavamiento mecánico con contactos exclusores incorporados

MOTOR TRIFÁSICO

arranque directo • inversión de giro: CONSIDERACIONES PARA PASAR DE UN SENTIDO DE GIRO AL AL OTRO DE FORMA INSTANTÁNEA: c ambiando rápidamente de • Se realiza cambiando un contactor al otro. El motor, que se encuentra girando en un sentido, crea un frenado por contracorriente e inmediatamente rearranca en sentido contrario.


L1 L2 L3

KM11

5

2

4

6

1

3

5

2

4

6

1

3

5

2

4

6

U

V

W

FA13 PE

• Supone un cambio brusco que debe

poder soportarlo mecánicamente la aplicación. En caso contrario deberán adoptarse medidas para un cambio suave o esperar a que el motor pare por inercia para iniciar el rearranque.

3

FU10

• Durante este periodo hay un aumento

importante de la intensidad absorbida.

1

M

M1

3

KM12

1

3

5

2

4

6

3

2.2. Arranque progresivo

VOLVER VOL VER AL MENU ME NU

MOTOR TRIFÁSICO


ARRANQUE PROGRESIVO • El objetivo de un arranque progresivo es disminuir la intensidad

en el momento del arranque y para ello se opta por reducir la tensión que llega al motor. • El par se verá afectado puesto que es proporcional al cuadrado de

la tensión. • Se considera, de forma genérica, que cuando el motor supere entre

el 75 y el 80% de su velocidad nominal, deberá quedar establecida su tensión nominal.


MOTOR TRIFÁSICO

arranque progresivo • gráfica del arranque en DOS escalones: Hace referencia a aquel tipo de arranque progresivo que se realiza en dos fases (escalones): en un primer instante se alimenta el motor a una tensión inferior a la nominal y posteriormente se establece la tensión nominal. escalón “a”

tensión baja U V W

M 3

- intensidad: Ia , Ib - par motor: Ma , Mb - par resistente: R 6

Ib

5 d a 4 d i s n e t n 3 I / r a 2 P

Ia

Mb

escalón “b”

tensión nominal

1

R

U V W

M 3

Ma

0

0,25

0,5

0,75

Velocidad

1


MOTOR TRIFÁSICO

- intensidad: Ia , Ib , Ic - par motor: Ma , Mb , Mc - par resistente: R

arranque progresivo • gráfica del arranque en TRES escalones:

6

Cuando se desea mejorar el arranque progresivo se aumenta el número de fases (escalones) que corresponden a diversos niveles de tensión hasta establecer la nominal del motor. motor.

escalón “a”

tensión baja U V W

M 3

escalón “b”

tensión media U V W

M 3

5 d a 4 d i s n e t n 3 I / r a 2 P

Ia Mc

escalón “c”

tensión nominal U V W

M 3

Ic

Ib

Mb

1 Ma

0

R 0,25

0,5

0,75

Velocidad

1

MOTOR TRIFÁSICO

arranques progresivo tipos: 1. Arranque Arranque por resistencias estatóricas 2. Arranque Kusa (variante del anterior) 3. Arranque estrella-triángulo 4. Arranque Arranque por auto-transformador 5. Arranque Arranque por resistencias rotóricas 6. Arranque Arranque por equipo electrónico



MOTOR TRIFÁSICO

arranque progresivo 1 • por resistencias estatóricas: • La alimentación a tensión reducida

del motor se obtiene colocando en serie un bloque de resistencias.

• La intensidad en el arranque se

L1 L2 L3

L1 L2 L3

M

M

R

reduce con la misma proporción que la disminución de tensión que le llega al motor. • Al 80% de la velocidad nominal se

establece la tensión directa y el motor alcanza sus valores naturales

3

escalón “a”

tensión baja

• Durante el arranque la velocidad aumenta

progresivamente sin cambios bruscos.

• Es posible modificar los valores de intensidad

y par en el arranque adaptando la resistencia.

3

escalón “b”

tensión nominal

MOTOR TRIFÁSICO

arranque progresivo 1 • resistencias estatóricas:


L1 L2 L3

1

3

5

FUNCIONAMIENTO:

2

4

6

a) entra KM12 y el motor queda alimentado a través del bloque de resistencias.

1

3

5

2

4

6

1

3

5

FU10

KM11

b) transcurrido un tiempo entra KM11, cae KM12 y se establece la alimentación directa del motor.

R1

FA13 PE

2

4

6

U

V

W

M

M1

KM12

3

1

3

5

2

4

6

MOTOR TRIFÁSICO


arranque progresivo 1 • por resistencias estatóricas. Características: intensidad de arranque

• de 4 a 5 veces la intensidad nominal





ventajas

• el par de arranque crece con la velocidad veloci dad • es posible la regulación de los valores de arranque • no hay corte de la alimentación durante el arranque

inconvenientes

• ligera reducción del par de arranque • el equipo precisa de resistencias: mayor coste y

previsión de evacuación del calor que generan


• máquinas con fuerte inercia sin problemas particulares

de par e intensidad en el arranque • ventiladores y bombas, de Pn < 55 Kw


MOTOR TRIFÁSICO

arranque progresivo 2 • conexión Kusa: • Se trata de una variante del

arranque anterior: el motor arranca con una sola resistencia en serie provocando un sistema trifásico asimétrico. • La finalidad de esta conexión

Kusa es conseguir un arranque suave y sin golpes, por tanto solo importa reducir el par de arranque. • La intensidad de arranque no se

reduce: el conductor que tiene la resistencia si disminuye su intensidad, pero en los otros dos conductores es mayor de la normal.

L1 L2 L3

L1 L2 L3

M

M

R

3

escalón “a”

sistema asimétrico

3

escalón “b”

valor nominal

Kusa: abreviatura alemana de “Kurzschluß-Sanftanlauf” = “arranque suave en cortocircuito”.

MOTOR TRIFÁSICO

arranque progresivo 2 • conexión Kusa:


L1 L2 L3

b) transcurrido un tiempo entra KM12, manteniéndose KM11 y se establece la alimentación directa del motor. motor.

3

5

2 1

4 3

6 5

2 1

4 3

6 5

2

4

6

FU10

FUNCIONAMIENTO: a) entra KM11 y el motor queda alimentado a través de la resistencia.

1

KM11

FA13 1

R1

KM12 2

PE U

V

M

M1

3

W


MOTOR TRIFÁSICO

arranque progresivo 3 • conexión estrella-triángulo: • Este arranque solo puede ser

aplicado cuando la conexión triángulo se corresponda con la tensión de la red. • Consiste en arrancar el motor

conectándolo en estrella. Los bobinados se encuentran alimentados con una tensión reducida en un 58% (la intensidad se reduce con la misma proporción).

L1 L2 L3

L1 L2 L3

M

M

3

3

escalón “a”

tensión baja (ESTRELLA)

L1

L2

L3

escalón “b”

tensión nominal (TRIÁNGULO )

L1

L2

L3

L1

L2

L3

• Al 75% de la velocidad nominal se

cambia la conexión a triángulo, recuperando el motor sus valores.

MOTOR III

a. progresivo 3 • conexión estrella-triángulo:


L1 L2 L3

cableado alternativo: 1

b) transcurrido un tiempo cae KM14 y entra KM13, se establece la conexión triángulo del motor, recibiendo así la tensión nominal.

5

FU10

FUNCIONAMIENTO: a) entra KM12 y KM14, el motor queda conectado en estrella.

3

2 1

4 3

6 5

2

4

6

1

3

5

2

4

6

U

V

W

KM14 Y ( )

1

3

5

2

4

6

FA11

KM12 (L)

KM13 (Δ)

1

3

5

2

4

6

Y

X

Z

PE

Los contactores KM13 y KM14 producen cortocircuito en caso de entrada simultánea, proteger mediante ENCLAVAMIENTOS.

M 3

M1

KM14 Y ( )

1

3

5

2

4

6

MOTOR TRIFÁSICO


arranque progresivo 3 • conexión estrella-triángulo. Características: Características: intensidad de arranque

• de 1,3 a 2,6 veces la intensidad nominal





ventajas

• equipo de arranque relativamente barato • reducción importante de la intensidad de arranque

inconvenientes

• obligado que la tensión nominal del motor en conexión


• máquinas de pequeña potencia que arrancan a plena

triángulo, coincida con la tensión de la alimentación • bajo par durante el arranque • sólo es posible el arranque en dos escalones • corte de la alimentación en el cambio de estrella a triángulo (fenómenos transitorios importantes) carga (ventiladores y bombas centrífugas) • máquinas a partir de mediana potencia que arrancan en vacío


MOTOR TRIFÁSICO

arranque progresivo 4 • por auto-transformador: • El motor se alimenta a

L1 L2 L3

L1 L2 L3

L1 L2 L3

tensión reducida a través de un auto-transformador.

• Al abrir el punto neutro del

auto-transformador, el bobinado superior se comporta como inductancia (amortigua las transiciones eléctricas). • En el tercer escalón se

acopla el motor a tensión directa.

M 3

escalón “a”

tensión baja

M 3

escalón “b”

tensión media

• Con relación a los arranques anteriores, éste es el que permite

obtener un par más elevado con una punta de intensidad menor. menor.

M 3

escalón “c”

tensión nominal

MOTOR III

arranque progresivo 4 • auto-transformador:


L1 L2 L3

1

b) transcurrido un primer tiempo cae KM13, el motor se alimenta a través de una parte del bobinado del auto-transformador. Duración muy breve: tiempo de conmutación del contactor. c) entra KM11 y hace caer KM12, estableciéndose la alimentación directa del motor.

5

FU10

FUNCIONAMIENTO: a) entra KM12 y KM13, el motor queda alimentado por el auto-transformador. auto-transformador.

3

KM11

KM12 2

4

6

1

3

5

2

4

6

1

3

5

FA14 PE

3

5

2

4

6

1

3

5

2

4

6

T1 2

4

6

U

V

W

M

M1

1

3

KM13

enclavamientos de KM11 respecto de KM12 y KM13.

MOTOR TRIFÁSICO


arranque progresivo 4 • por auto-transformador. auto-transformador. Características Características:: intensidad de arranque

• de 1,7 a 4 veces la intensidad nominal





ventajas

• buena relación par - intensidad • es posible la regulación de los valores de arranque • no hay corte de la alimentación durante el arranque

inconvenientes

• el equipo precisa de autotransformador: coste elevado


• máquinas de elevada potencia o de fuerte inercia en

y previsión de evacuación del calor que genera los casos donde la reducción de la punta de intensidad en el arranque es importante • máquinas de gran potencia: Pn > 55 Kw

MOTOR III


arranque progresivo 5 • por resistencias rotóricas: Este tipo de arranque es el utilizado en motores trifásicos de rotor bobinado, conocidos también por motores de anillos rozantes:


MOTOR TRIFÁSICO

arranque progresivo 5 • por resistencias rotóricas: MOTOR DE ANILLOS ROZANTES (ROTOR BOBINADO):

rotor:

K L M escobillas

bobinados del rotor eje

anillos • En las ranuras de las chapas que constituyen el rotor se alojan bobinados

(devanados) semejantes a los del estator.

• Un extremo de cada uno de estos bobinados está conectado a un punto en

común (acoplamiento estrella). Los extremos libres estan conectados a t res anillos de cobre aislados y solidarios al rotor. rotor.

• Sobre los anillos se colocan tres escobillas de grafito que permiten la

conexión de los devanados del rotor con el dispositivo de arranque exterior. exterior.


MOTOR TRIFÁSICO

arranque progresivo 5 • por resistencias rotóricas: MOTOR DE ANILLOS ROZANTES (ROTOR BOBINADO):

caja de conexiones: U

V

W

Z

X

Y

K

L

M

estos seis bornes son las conexiones de los bobinados estatóricos (son idénticos a los de un motor de rotor de jaula de ardilla). Según correspondan las tensiones nominales del motor, motor, se conectan en estrella o en triángulo bornes conectados a los anillos (bobinados rotóricos)


MOTOR TRIFÁSICO

arranque progresivo 5 • por resistencias rotóricas: • Un motor de anillos no debe

arrancarse directamente puesto que puede provocar puntas de intensidad y par inadmisibles.

• El proceso del arranque

L1 L2 L3

L1 L2 L3

L1 L2 L3

M 3

M 3

M 3

consiste en alimentar el estator directamente a la red y conectar una serie de resistencias con el bobinado del rotor. medida que el motor aumenta • A medida

su velocidad se van eliminando progresivamente bloques de resistencias. • Se alcanzará la velocidad

nominal cuando el rotor quede totalmente cortocircuitado.

escalón “a”

escalón “b”

escalón “c”

valores nominales


MOTOR III

L1 L2 L3

1

3

5

2 1

4 3

6 5

2 1

4 3

6 5

2

4

6

U

V

W

FU10 KM11

arranque progresivo 5 • por resistencias rotóricas: FUNCIONAMIENTO: a) entra KM11, KM11, el rotor está conectado con los dos bloques de resistencias puestos en serie. b) transcurrido un primer tiempo entra KM14, se elimina el último bloque de resistencias.

FA12 PE

M1

c) transcurrido un segundo tiempo entra KM13, estableciéndose los parámetros nominales del motor al cortocircuitarse el rotor. rotor.

M 3

KM13 K L M

1

3

5

2

4

6

KM14 R1

1

3

5

2

4

6

R2

MOTOR TRIFÁSICO


arranque progresivo 5 • resistencias rotóricas. Características: intensidad de arranque

• menos de 2,5 veces la intensidad nominal


• hasta 2,5 veces el par nominal


• 3 escalones: 2,5 segundos / 4 escalones: 5 segundos

ventajas

• muy buena relación par-intensidad en el arranque • es posible la regulación de los valores de arranque • no hay corte de la alimentación durante el arranque

inconvenientes

• obliga el empleo de un motor del tipo rotor bobinado


• maquinas de potencia arrancando en carga • elevadores y transportadores diversos • máquinas de imprimir imprimi r, cizallas, mezcladoras,

(anillos rozantes): mayor coste y mantenimiento • el equipo precisa de resistencias: mayor coste y previsión de evacuación del calor que generan

curtidoras, tambores centrífugos, etc.


MOTOR TRIFÁSICO

L1 L2 L3

arranque progresivo 6 • por equipo electrónico: • El arrancador progresivo electrónico

(también llamado arrancador estático) permite arrancar el motor con suavidad, sin sacudidas y con corriente reducida.

U

• Cuando se pone en servicio el equipo,

M

suministra al motor una tensión reducida (~30% de UL) y la va aumentando progresivamente hasta alcanzar la tensión nominal. • Dispone de dos sistemas de regulación:

a) ajuste del par de arranque: tensión de partida y limitación de la intensidad en el arranque. b) ajuste del tiempo de arranque: tiempo que tarda en subir la tensión de alimentación.

3

Vn d a d i c o l e v

tiempo de arranque RAMPA DE ACELERACIÓN

t tiempo de parada RAMPA DE DECELERACIÓN


MOTOR TRIFÁSICO

+

arranque progresivo 6 • por equipo electrónico: Internamente el equipo se divide en dos partes:

0

paro / marcha

t

tensión de entrada (alimentación)

• Etapa de potencia:

elementos de conmutación (tiristores o triacs) que van reduciendo progresivamente el recorte de las semiondas, aumentando así la tensión eficaz. • Etapa de mando: circuitos

de gobierno de la etapa de potencia en base a los reglajes de par y tiempo de arranque; y de las órdenes externas de marcha o parada del sistema.

órdenes externas

F.A.- filtros

ETAPA DE POTENCIA

interfaces control y regulación

circuito de disparo

elementos de conmutación

etapa de mando tensión de salida (motor)

+ 0

-

t


MOTOR TRIFÁSICO

arranque progresivo 6 • por equipo electrónico:

Inicio arranque al 30% tensión nominal

subida progresiva de la tensión

• Un tiristor o un triac funciona

de modo biestable: empieza a dejar pasar la corriente cuando recibe un impulso (disparo) en la puerta ( Gate) y corta cuando el circuito no tiene tensión (0v). • Para circuitos trifásicos se

triplica esta disposición (una por cada fase).

fin arranque 100% tensión nominal

tiempo del arranque Tiristor unidireccional

G1

G2

G1 G2

Triac bidireccional

G1 G1


MOTOR III

arranque progresivo 6 • por equipo electrónico: ESQUEMA BÁSICO FUNCIONAMIENTO: a) al accionar S1 (pulsador de marcha) o S3 (interruptor) se inicia el arranque según los ajustes realizados, hasta alcanzar la velocidad nominal. b) al accionar S2 (pulsador de paro) o al desaccionar S3 (interruptor) se desconecta el motor. En algunos modelos de arrancador electrónico también puede ajustarse la rampa de deceleración (parada).

L1 L2 L3 1

3

5

QM10 mando a 3 hilos 2 1

4 3

6 5

L1 L2 L3

A11 A11

M1

4

6

U

V

W

3

S1 12

01 02 03

13 14

2

M

11

S2

T1 T2 T3 PE

mando a 2 hilos

13

S3 14

MOTOR TRIFÁSICO


arranque progresivo 6 • por equipo electrónico. Características: intensidad de arranque

• sobre 4 veces la intensidad nominal


• regulable de 0,1 a 0,8 del par en arranque directo


• regulable de 0,5 a 8 segundos

ventajas

• regulación de la rampa de aceleración en el arranque

(tiempo y par) y, en algunos modelos, también la rampa de deceleración en la parada controlada del motor • arranque suave y continuo, sin cortes de alimentación • no tiene elementos móviles (no hay desgaste) • controla la corriente del motor

inconvenientes

• elevado coste del equipo


• las llamadas “rodantes” en las que deben suprimirse

las sacudidas durante el arranque: transportadores, tr ansportadores, cintas transportadoras, puertas automáticas, telesillas máquinas equipadas con correas o con inercia elevada

3

2.3. Frenado controlado


MOTOR TRIFÁSICO


FRENADO CONTROLADO • Cuando un motor en funcionamiento se desconecta de la alimentación, sigue

moviendose durante unos instantes dependiendo de la inercia de la aplicación. • En ocasiones se requiere de un frenado rápido, controlar la deceleración o

determinar el tiempo de frenado. Para ello se suelen emplear las siguientes técnicas:

1. Frenado por sistemas mecánicos 2. Frenado por contracorriente 3. Frenado por inyección de c.c. 4. Frenado por hipersincronismo


MOTOR TRIFÁSICO tambor

frenado controlado 1 • por sistemas mecánicos: Este tipo de frenado actúa directamente sobre el movimiento mecánico del eje del motor mediante fricción.

o t n e i m a n o i c c a

zapata

Se distinguen dos técnicas: • FRENO DE TAMBOR (o de zapata)

Consiste en un tambor solidario al eje y abrazado por dos zapatas unidas a una articulación que es movida por un sistema de accionamiento. • FRENO DE DISCO

Solidario al eje se sitúa un disco y frontalmente una serie de pastillas fijas que se desplazan por un sistema de accionamiento.

freno de tambor electroimán

disco

eje del motor

freno de disco

pastilla


MOTOR TRIFÁSICO

frenado controlado 1 • por sistemas mecánicos: SISTEMAS DE ACCIONAMIENTO: • accionamiento manual (mecánico) • accionamiento hidráulico • accionamiento neumático • accionamiento electromagnético

MODOS DE FRENADO: a) bloqueado (frenado) en la posición de reposo del accionamiento. b) desbloqueado (libre) en la posición de reposo del accionamiento

M 3

a) frenado en reposo

M 3

b) libre en reposo

MOTOR TRIFÁSICO


frenado controlado 1 • por sistemas mecánicos: Para motores de pequeñas y medianas potencias se utiliza generalmente el frenado de disco electromagnético:

1. Electroimán (armadura fija) 2. Armadura móvil 3. Disco de freno unido al eje 4. Muelle de empuje de la armadura móvil


MOTOR TRIFÁSICO

L1 L2 L3

frenado controlado 1 • por sistemas mecánicos:

KM11

FUNCIONAMIENTO:

b) al accionar el pulsador de paro: cae KM11, se desactiva Y13 y entra el freno deteniéndose el motor. En la puesta en marcha de algunas máquinas deberá tenerse en cuenta el tiempo de respuesta del freno para el desbloqueo efectivo del eje del motor

3

5

2

4

6

1

3

5

2

4

6

1

3

5

2

4

6

U

V

W

FU10

FRENADO ELECTROMAGNÉTICO EN REPOSO a) al accionar el pulsador de marcha: entra KM11, KM11, se activa act iva la bobina Y13 que desbloquea el freno y el motor se pone en funcionamiento.

1

FA12 PE A1 A2

Y13 M 3

M1


MOTOR TRIFÁSICO

frenado controlado 2 • por contracorriente: Este frenado se inicia desconectado el motor de la red de alimentación y conectarlo de nuevo pero en sentido inverso (el motor frenará de forma eficaz). Desconectarlo definitivamente cuando su velocidad se aproxime a cero.

caso del motor de jaula: Necesariamente hay que asegurarse que el motor y la aplicación pueden soportar este tipo de frenado:

L1 L2 L3

L1 L2 L3

• Importantes esfuerzos mecánicos y

térmicos.

R

• Intensidad y par superiores a los

producidos durante el arranque.

• se suele introducir un bloque de

resistencias para obtener un frenado de menor brusquedad.

M 3

funcionamiento

M 3

frenado

MOTOR TRIFÁSICO

frenado controlado 2 • por contracorriente:


L1 L2 L3

1

3

5

FUNCIONAMIENTO:

2

4

6

a) el motor está en marcha a través de KM11.

1

3

5

2

4

6

1

3

5

b) al accionar el pulsador de paro: cae KM11 y entra KM12, el motor es alimentado en sentido inverso. c) cuando la velocidad del motor esté próxima a cero, cae KM12. Dispositivos automáticos para detectar la velocidad cero: • detectores de fricción • interruptores centrífugos • dispositivos cronométricos

FU10

KM11

3

5

2

4

6

R1 (opcional)

FA13 PE

KM12

1

2

4

6

U

V

W

M

M1

3

enclavamientos entre KM11 y KM12.


MOTOR TRIFÁSICO

frenado controlado 2 • por contracorriente: caso del motor de anillos • En el momento de la frenada

hay que introducir todas las resistencias rotóricas usadas en el arranque. • Además, suele añadirse un

bloque de resistencias suplementario.

L1 L2 L3

L1 L2 L3

L1 L2 L3

L1 L2 L3

M 3

M 3

M 3

M 3

• El par de frenado puede

regularse variando el valor de estas resistencias. • Cuando se invierte la

alimentación, la tensión en el rotor del motor se duplica: precauciones en el aislamiento.

arranque

funcionamiento frenado


MOTOR TRIFÁSICO

frenado controlado 3 • por inyección de corriente continua: • El procedimiento, una vez separado

L1 L2 L3

el motor de la red, consiste en inyectar corriente continua en el estator.

L1

L2

T

• Esta corriente crea un campo fijo en

el espacio respecto del deslizamiento que produce el rotor en movimiento.

+

• Para un frenado eficaz se requiere

R

una corriente de inyección de 1,3 veces la intensidad nominal del motor.

• El excedente térmico ocasionado por

la sobreintensidad del frenado debe compensarse por un tiempo de parada.

• El rectificador debe poder soportar las

sobretensiones transitorias del motor que se producen al desconectarlo de la red de corriente alterna.

-

M 3

funcionamiento

M 3

frenado

La intensidad puede limitarse mediante una tensión pequeña (20 V) o con una resistencia.

MOTOR TRIFÁSICO

frenado controlado 3 • por inyección de c.c.:


L1 L2 L3

1

b) al accionar el pulsador de paro: cae KM11 y entran KM14 y KM17, el motor frena al inyectarle corriente continua.

KM11

4

6

1

3

5

2

4

6

1

3

5

KM14

3

2 1

4 3

2

4

~ ~ VC15

FA12

- + 2

4

6

PE

4

3

2

1

KM17 U

V

M

M1

1

FU13 2

c) transcurrido el tiempo de frenado, caen KM14 y KM17. El contactor KM11 es incompatible con el KM14 y con el KM17, proteger mediante ENCLAVAMIENTOS.

5

FU10

FUNCIONAMIENTO: a) el motor está en marcha a través de KM11.

3

3

W

R16

MOTOR TRIFÁSICO


frenado controlado 4 • por hipersincronísmo: sino del comportamiento • Este tipo de frenado no trata de parar el motor sino

de retención de éste frente a un funcionamiento en hipersincronismo, es decir, decir, por encima de su velocidad de sincronismo. ef ecto puede suceder: • Dos ejemplos en los que este efecto

a) en un motor de una máquina de elevación cuando está descendiendo una carga, de modo que ésta tiende a arrastrar al motor. motor. b) en un motor de varias velocidades cuando está funcionando f uncionando a una velocidad alta y se pasa bruscamente a una velocidad más pequeña. • El motor se comporta como una generatriz y desarrolla un par de frenado

que equilibra el par debido a la carga, siendo el resultado una marcha estable a velocidad constante (aproximadamente la velocidad nominal).

• La energía aportada es recuperada y reenviada a la red. • En el caso de motores de anillos es esencial cortocircuitar todas las

resistencias rotóricas, sino será arrastrado fuera de su velocidad nominal.

3

2.4. Regulación de la velocidad VOLVER VOL VER AL MENU ME NU


MOTOR TRIFÁSICO

REGULACIÓN DE LA VELOCIDAD t rifásico de inducción • Para la regulación de la velocidad obtenida por un motor trifásico existen varias técnicas: a) actuar externamente sobre la transmisión del movimiento mecánico proporcionado por el eje del motor. b) cambiar internamente el número de pares de polos que generan los bobinados estatóricos del motor. motor. c) variar la frecuencia de la corriente alterna que alimenta al motor. motor. d) modificar el valor del deslizamiento del motor.

n

F 60 





p

rpm

MOTOR TRIFÁSICO


tipos de regulaciones de la velocidad:

1. Motorreductores (sistema mecánico) 2. Devanados independientes (motor

- )

3. Polos conmutables (motor Dahlander) 4. Deslizamiento (motor anillos rozantes) 5. Variador de frecuencia (equipo electrónico)


MOTOR TRIFÁSICO

regulación de la velocidad 1 • motorreductores: Un reductor es un elemento mecánico (juego de engranajes) cuya finalidad es la de reducir (o elevar) la velocidad de un motor para adecuarla a los requerimientos de la aplicación.

grupo motorreductor

• Las características principales de un

reductor son:

a) la potencia y par a transmitir b) la relación de transformación c) posición y anclaje de montaje

motor reductor

Tipos de reductores: • Reductor de relación de transformación fija • Reductor variador (relación variable dentro de un margen) • Reductor variador automático (pilotaje por micromotor)

MOTOR TRIFÁSICO


regulación de la velocidad 1 • motorreductores: VENTAJAS: • Económico • No precisa de ningún automatismo (excepto variador automático)

c ualquier tipo de motor • Se puede aplicar a cualquier Aumento del par en relación a la reducción de la velocidad del motor • Aumento

INCONVENIENTES: • Mantenimiento periódico • Incremento de ruido • Limitaciones de uso frente a paradas o inversiones de giro bruscas

Una elección incorrecta del reductor puede generar problemas de vibraciones, desgastes irregulares o rápidos, ruidos, consumos elevados, temperaturas inusuales, etc.


MOTOR TRIFÁSICO

regulación de la velocidad 2 • devanados independientes:

motor -

• El estator del motor estrella-estrella

L1 L2 L3

contiene dos grupos de bobinas (devanados) eléctricamente independientes independientes y conectados internamente en estrella (una única tensión nominal).

M

M

3

3

L1 L2 L3

• Cada grupo forma pares de polos

pequeña velocidad

diferentes y, y, por tanto, distintas velocidades.

L1

L2

gran velocidad

L3

bobinados internos U1 V1 W1

U2 V2 W2

U1 U2

V1 V2

W1 W2

U1 U2

L1

V1 V2

L2

W1 W2

L3

MOTOR III

reg. velocidad 2 • devanados independientes:


L1 L2 L3

Según se desee: “pequeña velocidad”.

KM11 (PV)

b) Entra KM13 para “gran velocidad”.

3

5

2

4

6

1

3

5

2

4

6

1

3

5

FU10

FUNCIONAMIENTO: a) Entra KM11 para

1

FA12

(GV)

1

3

5

2

4

6

1

3

5

2

4

6

FA14 2

El contactor KM11 es incompatible con el KM13, proteger mediante ENCLAVAMIENTOS.

KM13

4

6

PE U1 V1 W1

U2 V2 W2

M 3

M1

motor -


MOTOR TRIFÁSICO

regulación de la velocidad 3 • polos conmutables:

motor DAHLANDER

• El motor Dahlander tiene solo un

L1 L2 L3

grupo de bobinados, dispuestos en triángulo y con tomas intermedias.

M

• Según se realice la conexión, hace

3

variar el número de par de polos en una relación 1:2 (4 y 8 polos, 6 y 12 polos, etc.), luego una velocidad será el doble que la otra.

velocidad lenta

útiles diferentes para cada velocidad. bobinados internos y conexiones

V

U1 U

V1

3

L1 L2 L3

• Generalmente suelen dar potencias

L2

M

L1

L2

velocidad rápida

L3

V

L1

L2

U U1

V V1

W W1

U U1

V V1

W W1

U1 V1 W1 U

W

L1

L2

L3

MOTOR III

reg. velocidad 3 • polos conmutables:


L1 L2 L3 1

3

5

2

4

6

1

3

5

2

4

6

1

3

5

FU10

FUNCIONAMIENTO: Según se desee: a) Entra KM11 para “velocidad lenta”.

KM11 (VL)

KM13

(VR)

1

3

5

2

4

6

KM14

(VR)

1

3

5

2

4

6

1

3

5

4

6

b) Entran KM13 y KM14 para “velocidad rápida”.

El contactor KM11 es incompatible con el KM13 y con el KM14, proteger mediante ENCLAVAMIENTOS.

FA12 PE

FA15 2

4

6

2

U

V

W

U1 V1 W1

M 3

M1

motor Dahlander

MOTOR TRIFÁSICO

regulación de la velocidad 4 • deslizamiento:


motor de anillos

• Si permanece una resistencia sobre el rotor

L1 L2 L3

de un motor de anillos rozantes, su velocidad v elocidad es menor que la velocidad nominal.

M 3

• Esta regulación para este tipo de motor es

utilizada frecuentemente, pero tiene dos inconvenientes importantes:

a) gran parte de la energía que consume el motor cuando funciona en pequeñas velocidades se disipa en pérdidas en las resistencias. b) la velocidad varia enormemente con la carga, es decir, decir, con el mismo ajuste del valor de la resistencia la velocidad obtenida será diferente dependiendo de la carga.

R velocidad variable según valor de la resistencia rotórica cuanto más elevada es la resistencia, menor es la velocidad

• El circuito de potencia por contactores es idéntico al del arranque progresivo,

estableciéndose tantos escalones como velocidades se requieran.

MOTOR TRIFÁSICO


regulación de la velocidad 5 • variador de frecuencia: • El variador de frecuencia también recibe los

nombres de convertidor de frecuencia o regulador electrónico de velocidad.

L1 L2 L3

50 Hz

• Se trata de un equipo electrónico cuya

particularidad reside en suministrar al motor, corriente alterna de frecuencia variable, con lo que se consigue regular su velocidad. Además, para mantener el par nominal del • Además,

motor, motor, es necesario que exista una relación constante entre tensión y frecuencia, por tanto, se hacen variar a ambos simultáneamente. • El deslizamiento permanece constante en

M 3

valor absoluto.

• Existe una amplia gama de modelos en el mercado que ofrecen

múltiples prestaciones y que permiten realizar regulaciones con altas características dinámicas.


MOTOR TRIFÁSICO

regulación de la velocidad 5 • variador de frecuencia: ESTRUCTURA BÁSICA: red de alimentación L1

etapa de potencia rectificador

L2

circuito intermedio

motor

inversor

M 3

L3

etapa de regulación y control interfaces

comunicaciones

control

regulación

órdenes externas de control

circuito de disparo


MOTOR TRIFÁSICO

regulación de la velocidad 5 • variador de frecuencia: PRINCIPIO BÁSICO: 1. La tensión de la red de suministro a 50 Hz. entra al transformando rectificador transformando la corriente alterna en corriente continua.

d e r

rectificador

circuito intermedio

inversor

+ L1 L2 L3

Entrada: corriente alterna

Salida: corriente continua

r o t o m


MOTOR TRIFÁSICO

regulación de la velocidad 5 • variador de frecuencia: PRINCIPIO BÁSICO: 2. La tensión continua obtenida en el rectificador no es completamente lineal y es en este circuito intermedio donde se mejora mediante filtrado.

d e r

rectificador

circuito intermedio

inversor

+

+

-

-

Entrada: corriente continua pulsatoria

Salida: corriente continua filtrada tensión de rizado

r o t o m


MOTOR TRIFÁSICO

regulación de la velocidad 5 • variador de frecuencia: PRINCIPIO BÁSICO: 3-a. El inversor genera genera de nuevo una corriente alterna mediante microcortes de tensión fija (pulsos). Los intervalos de conexióndesconexión se establecen a partir de la superposición de dos ondas: una senoide de referencia y una portadora triangular. Se puede variar la longitud de la onda (frecuencia) alargando o acortando proporcionalmente proporcionalme nte los pulsos establecidos.

d e r

circuito intermedio

rectificador

señal de referencia senoidal

inversor

señal portadora triangular

señal de salida

frecuencia

r o t o m

frecuencia


MOTOR TRIFÁSICO

regulación de la velocidad 5 • variador de frecuencia: PRINCIPIO BÁSICO: 3-b. Consta de tres pares de tiristores*: Cada tiristor se encarga de generar media onda, que con su pareja se alternan con las polaridades + y - del circuito intermedio. Cada par de tiristores generan las ondas desfasadas 120º eléctricos para obtener corriente trifásica. * Los tiristores pueden ser sustituidos por otros elementos de potencia, tales como los transistores bipolares de puerta aislada (IGBT).

d e r

rectificador

circuito intermedio

inversor

r o t o m

+ T1 U V W T2 Señales de control

-

T1 T2

Salida: corriente alterna de onda cuadrada


MOTOR TRIFÁSICO

regulación de la velocidad 5 • variador de frecuencia: RESUMEN: red de alimentación

circuito intermedio

rectificador

inversor

R S

+

motor

T

+

L1 L2 L3

U V W

-

M 3

R

1. Alimentación: corriente alterna 50 Hz.

2. Rectificación: corriente continua pulsatoria

3. Filtrado: corriente continua filtrada

4. Inversión: corriente alterna de frecuencia variable

S

T

5. Corriente motor: velocidad regulable según frecuencia


MOTOR TRIFÁSICO

regulación de la velocidad 5 • variador de frecuencia: INVERSIÓN DE GIRO: El sentido de giro del motor lo puede gobernar el control interno desde el inversor con tan solo intercambiar la secuencia de pulsos entre dos pares de tiristores. ALIMENTACIÓN EN RED MONOFÁSICA: Los variadores de pequeña potencia suelen ofrecer la posibilidad ambivalente de ser alimentados en corriente trifásica o en corriente monofásica.

R S T

S R T

+

+ M

M

3

d e r

3

L1 /N L2 L3

rectificador

alimentación monofásica

rectificación filtrado

Intermedio

Inversor

r o t o m


MOTOR TRIFÁSICO

regulación de la velocidad 5 • variador de frecuencia: TIPOS DE VARIADORES: Dependiendo Dependiendo del circuito de potencia, existen varios tipos de variadores. Los más usuales son:

rectificador circuito intermedio

inversor

red

motor

L1 L2 L3

PWM

U V W

PAM

U V W

• PWM modulación por

anchura de pulsos.

• PAM modulación por

amplitud de pulsos.

Los dos se basan en el mismo principio básico para generar la corriente alterna y la variación de frecuencia, y se diferencian en la forma de modular la tensión.

L1 L2 L3

el tipo PWM es el de uso más generalizado

MOTOR TRIFÁSICO


regulación de la velocidad 5 • variador de frecuencia: PWM modulación por anchura de pulsos

• Los pulsos del inversor son a

tensión constante y para obtener una modulación de la tensión de salida se modifica la anchura de los pulsos de modo que desciende el valor de la tensión eficaz.

mayor amplitud de la señal portadora

• Esta modulación la realiza el

sistema de control aumentando la amplitud de la señal portadora (triangular) respecto de la señal de referencia (senoidal). menor tensión eficaz

MOTOR TRIFÁSICO


regulación de la velocidad 5 • variador de frecuencia: PAM modulación por amplitud de pulsos

• En este caso, el sistema de

control tiene preestablecidos el número de pulsos del inversor y sus intervalos de modo que no precisa de las señales de referencia y portadora. • La modulación de la tensión se

realiza en el circuito intermedio

mediante un transistor (“chopper”),

de modo que se controla la tensión que llega al inversor y por tanto, la amplitud de los pulsos.

pulsos de mayor tensión (mayor tensión eficaz)

pulsos de menor tensión (menor tensión eficaz)


MOTOR TRIFÁSICO

regulación de la velocidad 5 • variador de frecuencia: U AJUSTE RELACIÓN U/F (tensión/frecuencia):

Un

• En circunstancias normales

esta relación debe ser constante, teniendo por objetivo mantener el par nominal del motor. U

saturación (IF)

U

U

ideal

Fn U Un

reducción (MF)

F

• No obstante, para mejorar el

rendimiento en determinadas aplicaciones, se puede ajustar la progresión de esta relación:

F

Fn

F

U Un

Fn

F

ARRANQUE NORMAL • carga constante • inercia ligera Ej.: cintas transporte ARRANQUE PESADO • arranque a plena carga • inercia pesada Ej.: trituradoras, mezcladoras, ventiladores grandes. AHORRO ENERGÍA • inercia ligera • par variable Ej.: ventiladores, bombas, compresores.


MOTOR TRIFÁSICO

regulación de la velocidad 5 • variador de frecuencia: AJUSTE REFUERZO DE PAR:

Tensión Un

• Se trata de un par extra (Boost) que

se suministra para ayudar al arranque del motor a baja velocidad.

Boost Fn

AJUSTE COMPENSACIÓN DEL DESLIZAMIENTO: • El deslizamiento de un motor varia

Velocidad

compensado

con la carga, pero en determinadas aplicaciones (máquinas lavadoras, de imprenta, en sincronizaciones,...) no se desean fluctuaciones en la velocidad. • El variador suele compensar

automáticamente esta caída de la velocidad.

Frecuencia

no compensado

50%

100%

Carga (par)


MOTOR TRIFÁSICO

Reducción de par:

regulación de la velocidad 5 • variador de frecuencia: CARACTERISTICA PAR-VELOCIDAD • Hay tres aspectos a considerar en la

utilización de un variador con un motor estándar: a) Debido a los harmónicos que crea el tipo de senoide de onda cuadrada que proporciona el variador hay una pérdida del 10% del par nominal. b) Cuando el motor opera a baja velocidad, hay una pérdida de par por mala ventilación. Una velocidad inferior al 10% se considera no operativa. c) Asimismo, cuando opera a alta velocidad (frecuencia superior a 50 Hz) también hay una pérdida de par al no poder suministrar mayor tensión.

Par Mn 100% 90%

velocidad no operativa harmónicos mala ventilación tensión insuficiente ideal real

50%

10% 30-50%

100% Vn

150% Velocidad

Soluciones: • sobredimensionar el motor • usar ventilación forzada externa • utilizar motor especial


MOTOR TRIFÁSICO

regulación de la velocidad 5 • variador de frecuencia: RANGO DE VELOCIDAD (N:1): • El rango de velocidad es el

comprendido entre la velocidad nominal del motor y la mínima a la cual éste puede desarrollar el par completo continuamente.

Ejemplo para un motor de 1500 r.p.m. : Par 90% 50% 150

• Este dato suele venir indicado

como N:1 (N= velocidad nominal / velocidad mínima). • En aplicaciones donde la carga

es constante cualquiera que sea la velocidad, puede ser necesario limitar el margen de regulación de la velocidad o reforzar la ventilación del motor. motor.

motor autoventilado 3:1 (1500/500)

Par 90%

500

1500 rpm Vn Velocidad

motor ventilación forzada externa 10:1 (1500/150)

50% 150

500

1500 rpm Vn Velocidad


MOTOR TRIFÁSICO

regulación de la velocidad 5 • variador de frecuencia: Par AJUSTE FRECUENCIA MÁXIMA: • El variador puede proporcionar al motor frecuencias superiores a la nominal (50 Hz), que equivale a velocidades de sobresincronismo. • Por encima de la v. nominal el par decrece proporcionalmente a la velocidad. Por tanto, el motor trabaja a potencia constante. • La v. máxima está limitada por la construcción del motor y por la frecuencia máxima del variador. RANGO DE POTENCIA (N:1): • Es el ratio entre la velocidad máxima y la velocidad nominal del motor.

velocidad de sobresincronismo

90%

Fn Vn

Par

Fmax Vmax

Hz rpm

Ejemplo de un motor de 1500 r.p.m. para una frecuencia máxima de 100 Hz: 2:1 (3000/1500)

90%

5 150

Fn 50 Fn 50 Vn 1500 Vn 1500

Fmax 100 Fmax 100 Hz Vmax 3000 Vmax 3000 rpm

MOTOR TRIFÁSICO

regulación de la velocidad 5 • variador de frecuencia: CARACTERISTICAS CARACTERISTICAS SOBRE VELOCIDAD DE SOBRESINCRONISMO:


Ejemplo de un motor con reductor: 50 Hz  1500 rpm  Mn 200 Hz  6000 rpm  Mn/2

motor

reductor

• La capacidad de producción de una instalación

existente puede aumentarse sin modificaciones, si el motor no trabaja a plena carga.

• Una solución para aumentar el par puede ser la

utilización de un reductor, si la frecuencia máxima del variador compensa la reducción de velocidad. • También es posible ampliar la gama de

funcionamiento si la aplicación opera a potencia constante (aquella en que el par decrece con la velocidad). Ejemplos: el husillo de una máquinaherramienta (la resistencia de corte decrece a alta velocidad), bobinadoras (trabajan a tracción y velocidad del material constante), ...

2:1

50 Hz  750 rpm  2·Mn 200 Hz  3000 rpm  Mn

Ejemplo de una bobinadora: (aplicación a potencia constante) alta velocidad menor par M

baja velocidad mayor par M

vel. cte.


MOTOR TRIFÁSICO

regulación de la velocidad 5 • variador de frecuencia: AJUSTE RAMPA DE ACELERACIÓN: • La aceleración expresa la rápidez con

velocidad frecuencia

aceleración

la que aumenta un motor su velocidad y el tiempo de aceleración es el empleado en alcanzar el valor nuevo de velocidad.

tiempo

• En una rampa de aceleración,

además hay que considerar el par de aceleración y el momento de inercia de la aplicación.

tiempo de aceleración

tiempo de aceleración

• En un variador la rampa se genera

automáticamente a partir del tiempo de aceleración y establece la progresión de la frecuencia. • El tiempo de respuesta real del motor

diferirá según la carga.

menor tiempo de aceleración

mayor par de aceleración


MOTOR TRIFÁSICO

regulación de la velocidad 5 • variador de frecuencia: AJUSTE LIMITACIÓN DE LA CORRIENTE (INTENSIDAD): • La corriente que suministra el variador al motor debe limitarse a la intensidad nominal del motor con el fin de proteger a éste y al equipo. PREVENCIÓN DEL BLOQUEO DEL VARIADOR (SOBREINTENSIDAD): • El efecto “bloqueo” se produce cuando

el motor, por un sobrepar (aceleración,

sobrecarga…), demanda una intensidad

superior al límite. El variador responde reduciendo la tensión y por la relación tensión/frecuencia ésta también se reduce. El par y la velocidad del motor caen rápidamente y finalmente se para. • Como prevención del bloqueo, el

variador permite una sobreintensidad s obreintensidad (ajustable) para cortos períodos en los que, además, se controla la frecuencia.

Ejemplo de prevención del bloqueo durante la rampa de aceleración: 2. control de la frecuencia para estabilización de la intensidad e impedir el bloqueo a i c n e u c e r f

1. el par de aceleración ac eleración puede alcanzar la intensidad límite rampa de aceleración

tiempo


MOTOR TRIFÁSICO

velocidad regeneración

regulación de la velocidad 5 • variador de frecuencia: FRENADO Y REGENERACIÓN:

tiempo

• Como ya se vio en el capítulo de frenado controlado por hipersincronismo,

cuando el motor pasa de una velocidad mayor a una velocidad menor, menor, funciona como generador y devuelve energía, es decir hay regeneración.

Aunque en un variador este pase lo ejecuta progresivamente, no evita la • Aunque

regeneración, regeneración, que si no se trata adecuadamente puede dañar al propio variador. variador. Existen dos métodos alternativos para tratar t ratar la regeneración: FRENADO DINÁMICO: consiste en disipar la energía regenerada a través de una resistencia. Es el utilizado en pequeñas potencias. FRENADO REGENERATIVO: consiste en devolver la energía generada a la red de alimentación. Es el que da mejor rendimiento y seguridad, pero es muy caro.

d e r

rectificador

Intermedio

Inversor

frenado regenerativo

ó

frenado dinámico

módulos de frenado

r o t o m


MOTOR TRIFÁSICO

regulación de la velocidad 5 • variador de frecuencia:


frenado (regeneración)

AJUSTE RAMPA DE DESACELERACIÓN: • La disminución de velocidad de un motor

supone un frenado y la consecuente regeneración.

tiempo de desaceleración

• El variador genera automáticamente la

rampa de desaceleración a partir del tiempo solicitado mediante mediante la reducción de la frecuencia, pero controlando la disipación de la energía regenerada dado que hay riesgo de “bloqueo del variador” por sobretensión.

menor tiempo

tiempo tiempo de desaceleración

mayor par de frenado y disipación de la energía regenerada


PARADA A MARCHA LIBRE: • Consiste en la desconexión del motor.

marcha libre

• El variador no ejecuta ningún control de la

parada y ésta dependerá tan solo de la inercia de la aplicación.

tiempo inercia de la aplicación


MOTOR TRIFÁSICO

regulación de la velocidad 5 • variador de frecuencia:

Ejemplo de un elevador (aplicación que opera en los cuatro cuadrantes):

Q2 - cuadrante 2

Q1 - cuadrante 1

CUADRANTES DE OPERACIÓN: Se definen cuatro cuadrantes de acuerdo a la dirección de la velocidad y al par motor aplicado:

Q1 Q2 Q3 Q4

motor en aceleración dirección directa motor en desaceleración dirección inversa motor en aceleración dirección inversa motor en desaceleración dirección directa

La respuesta del motor será diferente según opere en uno u otro cuadrante: rapidez, suavidad, inercia, tiempos en rampas, ...

motor

motor r a p +

parada en bajada

arranque en subida

carga

- velocidad

carga

+ velocidad

Q3 - cuadrante 3

Q4 - cuadrante 4

motor

motor r a p -

arranque en bajada

carga

parada en subida

carga

MOTOR III

L1 L2 L3 1

regul. de la velocidad 5 • variador de frecuencia:

3

5

L1 L2 L3

REGULACIÓN Y CONTROL EXTERNO: Según fabricante y modelo, el variador dispone de una serie terminales para el control externo. Los más usuales son:

común entradas

A11 A11

salidas multifución común salidas salida analógica

ambos sentidos de giro.

potenciómetro de referencia de la frecuencia

• Potenciómetro para ajuste

externo de la frecuencia de salida del variador (velocidad).

T1 T2 T3 PE

funciones: protecciones, ajustes según cuadrante de operación,...

• Salida analógica para aparato

de medida o regulación diversa.

B1 B2 marcha / paro directa e inversa

entradas multifución

• Marcha / paro del motor en

• Entradas y salidas para otras

M OTOR E S EL MOTOR E L É C TR I C OS resistencia de freno (opcional)

2

4

6

U

V

W

M

M1

3

V


MOTOR III

regul. de la velocidad 5 • variador de frecuencia: ESQUEMA BÁSICO FUNCIONAMIENTO: a) se disponen de dos interruptores, uno para cada sentido de giro del motor. Al ser accionado cualquiera de ellos se ejecuta la aceleración prevista, hasta alcanzar la velocidad ajustada en el potenciómetro de referencia, que puede ser modificada durante el funcionamiento. b) cuando se desacciona el interruptor se ejecuta la rampa de desaceleración prevista, hasta que el motor se detiene.

L1 L2 L3 1

3

5

QF10

13 2 1

4 3

A11 A11 T1 T2 T3 PE

2

4

6

U

V

W

M

M1

3

marcha / paro directa 13 14

6 5

L1 L2 L3

14

S1 S2 SC FS FR FC

marcha / paro inversa

Potenciómetro de referencia de la frecuencia

3

2.5. Condiciones de servicio VOLVER VOL VER AL MENU ME NU

CONDICIONES DE SERVICIO


CONDICIONES DE SERVICIO: Las condiciones de servicio idóneas siempre hacen referencia al servicio continuo con carga constante, donde el motor adquiere el equilibrio térmico. Los requerimientos de las aplicaciones pueden precisar de otros modos de funcionamiento (tipo de servicio) que harán variar las condiciones térmicas del motor. Habrán tipos de servicio que el motor estándar no podrá llevar a cabo y necesitemos emplear motores cuyas características ya previenen condiciones de servicio más severas. Por tanto será necesario identificar el tipo de servicio previsto tomando como referencia la Norma IEC 34-1.



tipos de servicio (I): S1 Servicio continuo con con carga carga constante constante Caracterizado por un funcionamiento con carga constante que permanece el tiempo necesario para alcanzar el estado de equilibrio térmico. En esta clase de servicio el motor tiene sus valores óptimos.

S2 Servicio de duración limitada Caracterizado por un funcionamiento con carga constante para un periodo de tiempo de corta duración, inferior al necesario para alcanzar el equilibrio térmico, seguido por un periodo de reposo de duración suficiente para restablecer, en el motor, motor, la temperatura ambiente.

S3 Servicio intermitente intermitente (arranque (arranque en en vacío) vacío) Caracterizado por una secuencia de ciclos de funcionamiento idéntico, de los cuales cada uno comprende un ciclo de funcionamiento a carga constante y un ciclo o periodo de reposo. El arranque es en vacío, luego no influye sobre la temperatura y la duración de cada ciclo es inferior a 10 minutos.



tipos de servicio (II): S4 Servicio intermitente (arranque en carga) Caracterizado por una secuencia de ciclos de funcionamiento: ciclo de funcionamiento a carga constante y ciclo o periodo de reposo. El arranque es en carga, luego influye sobre la temperatura. Determinar el factor de marcha ED(%).

S5 Servicio intermitente intermitente (arranque (arranque y frenada en carga) Caracterizado por una secuencia de ciclos de funcionamiento: ciclo de funcionamiento a carga constante y ciclo o periodo de reposo. Influencia en la temperatura tanto del arranque que es en carga, como la frenada controlada. Determinar el factor de marcha ED(%).

S6 Servicio continuo con con carga carga variable variable Caracterizado por un funcionamiento continuo pero con una secuencia de carga intermitente: ciclo de marcha en vacío y ciclo de marcha en carga. Funcionamiento relativo referido a 10 minutos.



factor de marcha (ED)*: t iempo de • Determina las condiciones de empleo del motor en base al tiempo duración de las maniobras de marcha y parada (conexión-desconexión):

ED



tm



100 10 0

tc

tc



tm

 t p

ED

factor de marcha [%]

tm

tiempo de marcha

tp

tiempo de parada

tc

tiempo de ciclo completo

s ubdivide en cuatro regímenes de marcha definidos • Cada clase de uso se subdivide por el factor ED: 0-25%, 25-50%, 50-75% o 75-100% * Al factor ED también se le suele denominar “Relación de intermitencia (I)”



frecuencia máxima de arranque (Z): • Este valor define el número máximo de arranques por hora que puede

soportar un motor sin superar la temperatura máxima admisible por la clase de aislamiento F. • En los datos técnicos de los motores está indicada la frecuencia máxima de

conexión en vacío Z 0 con un factor de marcha ED 50%. • Para calcular el número máximo de arranques que admite el motor en una

aplicación hay que determinar los siguientes parámetros:

Z

Z 0 K c K d 





K J

Z0 frecuencia máxima en vacío y ED50% Kc factor de par Kd factor de carga (tabla) K j factor de inercia



frecuencia máxima de arranque (Z): Factor de carga Kd:

Pr Pn

potencia absorbida potencia nominal

K j



J m



J c

J m

K j factor de inercia Jm momento de inercia de masas externas Jc momento de inercia del motor

K c

ED (I) %



M a

 M L

M a

Kc factor de par Ma par motor de arranque ML par resistente medio en arranque

3


EXPLICACION ARRANQUE DE MOTORES

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