Arrancadores Y Variadores De Velocidad Electronicos

ARRANCADORES Y VARIADORES DE VELOCIDAD ELECTRÓNICOS

El control de los motores eléctricos mediante conjuntosde conmutación “Todo o Nada” es una solución bienadaptada para el accionamiento de una amplia gamade máquinas.

No obstante, conlleva limitaciones quepueden resultar incómodas en ciertas aplicaciones:

– el pico de corriente en el arranque puede perturbar elfuncionamiento de otros aparatos conectados a la red,

– las sacudidas mecánicas que se producen durantelos arranques y las paradas pueden ser inaceptablespara la máquina así como para la seguridad ycomodidad de los usuarios,

– funcionamiento a velocidad constante.Los arrancadores y variadores de velocidadelectrónicos eliminan estos inconvenientes.

Adecuadospara motores de corriente tanto alterna como continua,garantizan la aceleración y deceleración progresivas ypermiten adaptar la velocidad a las condiciones deexplotación de forma muy precisa.

Según la clase delmotor, se emplean variadores de tipo rectificadorcontrolado, convertidor de frecuencia o regulador detensión.

PRINCIPALES TIPOS DE VARIADORES

Los variadores son convertidores de energía encargados demodular la energía eléctrica que recibe el motor. Los tipos devariadores más habituales son:

Rectificador Controlado

Suministra corriente continua a partir de una red alternamonofásica o trifásica y controla el valor medio de la tensión.

La variación de dicha tensión se obtiene mediante lamodificación del ángulo de retardo en el momento del cebadode los semiconductores de potencia.

Este tipo de variador se utiliza para alimentar motores decorriente continua, generalmente de excitación separada.

Convertidor de frecuencia

Suministra tensión alterna a partir de una red alternamonofásica o trifásica de frecuencia fija, con valor eficaz yfrecuencia variables según una ley U/f constante.

Se utiliza como variador de velocidad para motoresasíncronos de jaula.

Regulador de tensión

Suministra corriente alterna a partir de una red alternamonofásica o trifásica, con la misma frecuencia fija que la redy controlando el valor eficaz de la tensión.

La variación de dicha tensión se obtiene mediante lamodificación del ángulo de retardo en el momento del cebadode los semiconductores de potencia. Generalmente, se utilizacomo arrancador progresivo para motores asíncronos dejaula estándar, siempre que no requieran un par de arranqueelevado.

Asimismo, puede utilizarse como variador de velocidad paramotores asíncronos de resistencias rotóricas o de anillos.

PRINCIPALES FUNCIONES DE LOS ARRANCADORES Y VARIADORES DE VELOCIDAD ELECTRÓNICOS

Aceleración Controlada

La aceleración del motor se controla por medio de una rampade aceleración lineal o en forma de S. Generalmente, larampa puede regularse y, por tanto, permite variar el tiempode aceleración.

Variación de velocidad

Un variador de velocidad puede no ser al mismo tiempo unregulador. En este caso, se trata de un sistema dotado de uncontrol con amplificación de potencia pero sin bucle deretorno. Se denomina “sistema en lazo abierto”.

La velocidad del motor queda determinada por una magnitudde entrada (tensión o corriente) denominada consigna oreferencia. Para un valor dado de la consigna, la velocidadpuede variar en función de las perturbaciones (variaciones dela tensión de alimentación, de la carga o de la temperatura).

El rango de velocidad se expresa en función de la velocidadnominal.

Regulación de la velocidad

Un regulador de velocidad es un variador con seguimiento develocidad. Dispone de un sistema de control conamplificación de potencia y bucle de retorno. Se denomina“sistema en lazo cerrado”.

La velocidad del motor queda determinada por una consigna,cuyo valor se compara permanentemente a una señal deretorno que representa la velocidad del motor. Generalmente,la señal procede de un generador tacométrico o de ungenerador de impulsos montado en el extremo del eje delmotor. Si se detecta una desviación como consecuencia dela variación de la velocidad, el valor de la consigna se corrigeautomáticamente para ajustar la velocidad a su valor inicial.

La regulación permite que la velocidad sea prácticamenteinsensible a las perturbaciones.

Generalmente, la precisión de un regulador se expresa en %del valor nominal de la magnitud regulada.

Deceleración controlada

Cuando se corta la alimentación de un motor, sudeceleración se debe únicamente al par resistente de lamáquina (deceleración natural). Los arrancadores yvariadores electrónicos permiten controlar la deceleración pormedio de una rampa lineal o en forma de S, que suele serindependiente de la rampa de aceleración. Es posible regularla rampa para que el tiempo de transición entre la velocidaden régimen estable y una velocidad intermedia o nula sea:

– inferior al tiempo de deceleración naturalel motor debe desarrollar un par resistente que se añade alpar resistente de la máquina,

– superior al tiempo de deceleración naturalel motor debe desarrollar un par motor inferior al parresistente de la máquina.

Inversión del sentido de marcha

Puede controlarse a velocidad nula después de ladeceleración sin frenado eléctrico, o con frenado eléctrico,para que la deceleración y la inversión sean rápidas.

Protección integrada

Generalmente, los variadores modernos garantizan tanto laprotección térmica de los motores como la suya propia. Unmicroprocesador utiliza la medida de la corriente paracalcular el aumento de la temperatura del motor. En caso derecalentamiento excesivo, genera una señal de alarma o defallo.

Por otra parte, los variadores, especialmente losconvertidores de frecuencia, suelen incluir protección contra:

– cortocircuitos entre fases y entre fase y tierra,

– sobretensiones y caídas de tensión,

– desequilibrios de fases,

– funcionamiento monofásico.

COMPOSICIÓN

Los arrancadores y variadores de velocidad electrónicosconstan de dos módulos, normalmente integrados en unamisma envolvente:

– un módulo de control, que gestiona el funcionamiento delaparato,

– un módulo de potencia, que suministra energía eléctrica almotor.

El módulo de control

Todas las funciones de los variadores y arrancadoresmodernos se controlan por medio de un microprocesador queutiliza los ajustes, las órdenes transmitidas por un operador opor una unidad de tratamiento y los resultados de lasmedidas de velocidad, corriente, etc. En base a estos datos,el microprocesador gestiona el funcionamiento

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