Aplicaciones con drives
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El documento proporciona una visión general sobre motores eléctricos, enfocándose en sus tipos, funcionamiento y aplicaciones, especialmente en relación con los inversores de frecuencia. Se analiza la evolución de la tecnología en convertidores de frecuencia y motores de inducción, destacando sus beneficios en el control de velocidad y eficiencia energética. Asimismo, se mencionan los aspectos de mantenimiento y costos asociados a diferentes tipos de motores eléctricos en diversas industrias.
Aplicaciones con drives
- 2. Introducción, conceptos generales Inversor frecuencia, Teoría Retroalimentación Regeneración Variadores de frecuencia, Instalación, diagnostico y fallas Programación de drives Como son afectados los motores por el uso de drives 2
- 3. Robusto y barato, el motor de inducción con rotor de jaula de ardilla es, sin duda, el más popular entre todos los motores eléctricos. Su campo de aplicación va desde potencias fraccionarias hasta varios cientos de kW 3
- 4. Cuando se desea controlar la velocidad o el par mecánico de forma ágil y precisa, no hay nada mejor que un motor eléctrico alimentado por un regulador electrónico. Hace unos diez años el motor de continua era el líder de las aplicaciones a velocidad variable, porque hasta entonces los convertidores de frecuencia todavía eran bastante caros, complejos y pocos fiables. Pero la situación ha cambiado por los avances en la fabricación de semiconductores de potencia y circuitos de control más potentes que permiten incluir estrategias más eficaces. 4
- 5. 5 • MOTORES VELOCIDAD FIJA son la gran mayoría de motores de CA y CD, diseñados para una velocidad a pleno voltaje • MOTORES MULTIVELOCIDAD Usualmente se fabrican con dos o mas embobinados para operar en una u otra velocidad • MOTORES VELOCIDAD VARIABLE Normalmente diseñados para regular velocidad, ya sea por un control externo o variando la conmutación de escobillas
- 6. MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA Motor CD tipo IMAN PERMANENTE, normalmente capacidades pequeñas menor a 5HP Motor CD tipo Shunt (con devanado en campos de excitación), utilizados de motores pequeños hasta robustos de 600HP) Motor de CD tipo Compound (utilizado normalmente en gruas) 6
- 7. 7 La variación de velocidad en un motor de CD es de acuerdo a la variación del VOLTAJE aplicado en sus devanados de armadura La variación de un motor trifásico de corriente alterna se realiza de acuerdo a la variación de la FRECUENCA aplicada a los devanados del motor MOTOR DE C.A.
- 8. 8 Diseñado exclusivamente para la variación de velocidad La operación del motor es de par constante desde baja velocidad Motor de inducción común en el mercado Menor mantenimiento En caso de reparación, cortos tiempos de entrega referente a bobinado Bajo costo MOTOR C.A.
- 9. 9
- 10. 10 Mantenimiento periódico Costo elevado Necesario mantener stock de escobillas Costo de reparaciones mayores elevadas Tiempo de entrega de bobinado alto Limitado a sobre velocidad Torque limitado en baja velocidad Calentamiento al operarse a una velocidad régimen baja Consumo energía de arranque elevado (sin variador) MOTOR DE CA.
- 11. VELOCIDAD A PLENA CARGA Ocurre cuando el motor esta en operación y ha llegado a su limite máximo de par o potencia VELOCIDAD SINCRONA Es la velocidad a la cual esta girando el campo magnético, siendo la velocidad a la cual gira el rotor cuando esta sin carga, por ejemplo en un motor de 4 polos 60Hz el campo magnético tendrá una velocidad de 1800 ciclos por minuto 11
- 12. Por lo tanto la velocidad en vacio de la flecha será casi de 1800RPM, probablemente 1795RPM, y a plena carga este motor puede ser de 1725RPM. DESLIZAMIENTO Se define como la velocidad síncrona y la velocidad de plena carga, he aquí unos porcentajes típicos de algunos motores: 1/2HP 1725RPM 4%deslizamiento 100HP 1760RPM 2.2% 200HP 1780RPM 1.1% 12
- 13. NUMERO DE POLOS de un Motor; Es el numero de polos magnéticos construidos dentro del motor. Los polos están construidos en pares (uno norte y otro sur)por lo que siempre se presentaran por pares FRECUENCIA Numero de fluctuaciones de voltaje por segundo de una fuente convencional. Los motores son diseñados para una frecuencia y voltaje específicos el mas común 60Hz 13
- 14. En un motor de C.A. el numero de polos y frecuencia trabajan en conjunto para determinar la VELOCIDAD de un motor, los rangos comunes son: en velocidad síncronas: POLOS 60Hz 50Hz 2 3600rpm 3000rpm 4 1800rpm 1440rpm 6 1200rpm 1000rpm 8 900rpm 750rpm 14
- 15. FORMULA PARA LA VELOCIDAD SINCRONA DE UN MOTOR 120 x Frecuencia RPM= ------------------------ Num de polos 15
- 16. VELOCIDAD BASE Es la velocidad a la que girara un motor con el voltaje y frecuencia aplicados, que se indican en placa VELOCIDAD ESTABLECIDA Es la velocidad definida en el control o la velocidad de operación deseada 16
- 17. ALTA INERCIA Son consideradas así a las que presentan un efecto volante relativamente alto. Grandes ventiladores estampadoras, maquinas centrifugas, lavadoras industriales y otras aplicaciones similares 17
- 18. POTENCIA CONSTANTE Estas aplicaciones cuando la velocidad se incrementa, la demnda de par se reduce y viceversa. En este tipo de aplicaciones tenemos relacionados como tornos, molinos, taladros, y otras similares 18
- 19. PAR CONSTANTE En estas aplicaciones normalmente la carga es constante sin importar la velocidad del movimiento como ejemplo típico la mayoría de los transportadores 19
- 20. PAR VARIABLE Se definen así donde la demanda de par se incrementa al incrementar la velocidad como por ejemplo tenemos a las bombas y ventiladores centrífugos 20
- 26. APLICACIONES DE PAR CONSTANTE -LAMINADORAS -INDUSTRIA DEL PAPEL -INDUSTRIA CEMENTERA -TRANSPORTADORAS -GRÚAS -ELEVADORES APLICACIONES DE PAR VARIABLE -BOMBAS CENTRÍ FUGAS -VENTILADORES -COMPRESORES T/Tn 2 1 0 s 1 0,5 0 Tacel Tcarga Tmáx Tarr T/Tn 2 1 0 s 1 0,5 0 Tacel Tcarga Tmáx Tarr T/Tn 2 1 0 s 1 0,5 0 Tacel Tmáx Tarr T/Tn 2 1 0 s 1 0,5 0 Tacel Tcarga Tmáx Tarr Carga constante Aceleración lineal Aceleración cuadrática Volante de inercia T/Tn 2 1 0 s 1 0,5 0 Tacel Tcarga Tmáx Tarr T/Tn 2 1 0 s 1 0,5 0 Tacel Tcarga Tmáx Tarr T/Tn 2 1 0 s 1 0,5 0 Tacel Tcarga Tmáx Tarr T/Tn 2 1 0 s 1 0,5 0 Tacel Tcarga Tmáx Tarr T/Tn 2 1 0 s 1 0,5 0 Tacel Tmáx Tarr T/Tn 2 1 0 s 1 0,5 0 Tacel Tmáx Tarr T/Tn 2 1 0 s 1 0,5 0 Tacel Tcarga Tmáx Tarr T/Tn 2 1 0 s 1 0,5 0 Tacel Tcarga Tmáx Tarr Carga constante Aceleración lineal Aceleración cuadrática Volante de inercia 26
- 27. 27 Aplican 100% del voltaje a las terminales del motor Demanda de corriente hasta 5 veces su capacidad nominal Suministro de alimentación directo al motor por un contactor y un elemento térmico. Estrés eléctrico y mecánico Otorga arranque paulatino y continuo acelerando suavemente hasta llegar a su velocidad de operación Baja pico inicial de arranque Suministra torque suficiente para romper la inercia estática del motor Reduce en un porcentaje estrés mecánico- TENSION REDUCIDA
- 28. Los convertidores de frecuencia son dispositivos que se alimentan de la red de suministro eléctrico y generan corriente alterna de cualquier frecuencia, normalmente para accionar motores de inducción a velocidad variable 28
- 29. Genera rampas de aceleración al arranque, haciendo el arranque del motor suave, y controlable Reduce el estrés de partes mecánicas relacionadas con el motor Prolonga la vida mecánica útil del motor Realiza paros suaves en rampa, o rápidos tal como demande la aplicación Regula la velocidad del motor Ahorra energía 29
- 30. reduce los desgastes en las partes mecánicas con movimiento mecánico Reduce daños en el producto durante el arranque y paro del motor Elimina golpe de ariete en aplicaciones con bombas Reduce el balanceo y oscilación de la carga en aplicaciones de grúas Mejora la eficiencia en bombas y ventiladores pudiendo regular el flujo o caudal Etc etc… 30
- 31. Un control pude realizar cualquier operación que sea necesaria, los resultados finales son los que el usuario pueda optimizar la regulación de velocidad para lograr eficientemente la tarea del sistema 31
- 32. Las múltiples aplicaciones de los inversores los hace ser muy flexibles, pidiéndolos aplicar en multivelocidades, una velocidad fija, arranque suave, de velocidad variable, control de procesos e incluso control de posición dependiendo la aplicación el tipo de drive a utilizar, así mismo se deberá elegir el tipo de drive adecuado a la aplicación a utilizar 32
- 34. 34 Química Pulpa y Papel Y mas…. Refinería MOTORES UTILIZADOS EN AMPLIA GAMA DE LA INDUSTRIA