Variadores De Velocidad

Características del funcionamiento de un Variador de Velocidad de un motor C.C.

Existe una ecuación fundamental de la velocidad del motor de CD. Por que permite predecir fácilmente el desempeño de estos motores. Por ejemplo si se debilita mucho el flujo de campo de un motor de CD. El motor se desbocará. Si en la ecuación tiende acero la velocidad tiende a infinito. Igualmente, si se mantienen constantes la corriente de carga y el flujo y se aumenta el voltaje aplicado a las terminales de la armadura del motor, aumentará la velocidad en misma proporción

Finalmente, si se fijan el flujo de campo y el voltaje de armaduras y se aumenta la corriente de armaduras debido a la mayor carga, bajara la velocidad del motor en la misma proporción que la disminución de la fuerza contra electromotriz

La forma más fácil de variar la velocidad de un motor de corriente alterna es variando su frecuencia de funcionamiento mediante un regulador electrónico que convierte las magnitudes fijas de frecuencia y tensión de la red en magnitudes variables.

Ventajas del control de velocidad mediante un variador:

Economía de energía:

Si dejamos que un motor gire más rápidamente de lo que es necesario estaremos malgastando una cantidad de energía superior a la necesaria.

Algoritmo de control.

El algoritmo de control usado para controlar este sistema, pensado para obtener un control estacionario estable, es muy sencillo y eficaz. A una frecuencia prefijada se activa un procedimiento que recupera la información sobre las revoluciones efectuadas desde la última lectura. Este procedimiento puede ser llamado por una de las interrupciones periódicas del PC, p.e. la interrupción de usuario del reloj de tiempo real, 0x4a, o la interrupción del temporizador del sistema, 0x08, cuya frecuencia es variable y podemos adaptar a nuestro propósito. Una vez conocido el desplazamiento, calculamos la velocidad real y la comparamos con la velocidad programada. Si la velocidad real es mayor, reducimos el tiempo en alto del pulso de control (ver Modulación por ancho de pulso), si es menor, aumentamos el tiempo en alto del pulso de control, y si es la adecuada, no realizamos ningún cambio. Otro proceso periódico, también realizado por interrupción, debe encargarse de mandar los pulsos de control al motor.

El control de velocidad de motores desde hace tiempo dejo de ser exclusivo de motores de corriente directa y se aplicó a motores de corriente alterna. Sin embargo, la aparición de rectificadores controlados ha hecho que adquiera una mayor importancia en motores de corriente alterna; en motores de inducción se ha obtenido mediante el control de voltaje aplicado al estator o variando la resistencia en el rotor cuando es de tipo devanado, ambos procedimientos pueden ser logrados con el rectificador controlado.

Aplicación del rectificador controlado a motores de inducción.

El rectificador controlado se puede utilizar para el control del voltaje aplicado a las terminales del mismo, colocándolo en serie con las terminales del estator.

También puede ser utilizado en las terminales del rotor para controlar la corriente del mismo, este segundo método constituye el propósito de este trabajo.

Operación del rectificador controlado.

El funcionamiento del rectificador controlado es esencialmente el de un rectificador en el cual el comienzo de la conducción puede ser controlado mediante una señal de disparo pequeña alimentada a la rejilla. La conducción sola puede detenerse reduciendo la corriente a cero o a un nivel muy bajo. Cuando se utilizan estos dispositivos en corriente alterna, el cese de la conducción se obtiene fácilmente.

Los variadores de velocidad.

Por otro lado, también existen motores que operan con cargas variables, a veces en función de la temperatura, otras veces en función de flujo o presión, dependiendo de las necesidades de uso o de la ocupación y es en estos casos en los que utilizando los variadores de velocidad, se adaptan los caballos de potencia (Horse Power - HP) del motor a la necesidad, logrando con esto tener por así decirlo, un motor de potencia variable y por lo tanto un motor que reduobteniendo así ahorros sustanciales.

PARTES DE UN VARIADOR DE FRECUENCIA

Todos los variadores de frecuencia modernos cuentan con las siguientes partes principales:

Circuito Rectificador. Recibe la tensión alterna y la convierte en continua por medio de un puente rectificador de diodos o tiristores.

Circuito intermedio. Consiste en un circuito LC cuya función principal es suavizar el rizado de la tensión rectificada y reducir la emisión de armónicos hacia la red.

Inversor. Convierte el voltaje continuo del circuito intermedio en uno de tensión y frecuencia variable mediante la generación de pulsos. Los variadores modernos emplean IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor) para generar los pulsos de voltaje de manera controlada. Circuito de control. El circuito de control enciende y apaga los IGBT para generar los pulsos de tensión y frecuencia variables. Además, realiza las funciones de supervisión de funcionamiento monitoreando la corriente, voltaje, temperatura, etc. con teclados e interfaces amigables de fácil empleo.

Los variadores de frecuencia más empleados son los PWM (Modulación de Ancho de Pulsos) que emplean en el circuito de entrada puente de diodos rectificadores. En el circuito intermedio poseen condensadores y bobinas para disminuir el rizado del voltaje rectificado, además las bobinas ayudan a disminuir el contenido armónico de la corriente generada por el variador de frecuencia y por ende a mejorar el factor de potencia. Algunos fabricante emplean las bobinas de línea en lugar de las bobinas DC del circuito intermedio, pero tienen la desventaja de ocupar más espacio, generar una caída de tensión mayor y disminuir la eficiencia del variador.

La sección del inversor utiliza los IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) para convertir la tensión continua del circuito intermedio en una tensión de salida con frecuencia variable. Los IGBT envían pulsos de duración variable hacia el motor y como respuesta se obtiene una corriente casi senoidal.

Los IGBT conmutan a una frecuencia entre 2 a 16k Hz, llamada frecuencia portadora. Una frecuencia portadora alta reduce el ruido acústico del motor pero disminuye la eficiencia y la longitud permisible del cable hacia el motor. Además, los IGBT generan mayor calor a una frecuencia portadora más alta. Los IGBT pueden generar altos picos de voltaje que son potencialmente perjudiciales para el motor. Estos

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