Regulación de Motores: Unidad Didáctica para Técnicos

Técnico en Montaje y Mantenimiento
de Instalaciones de Frío,
Climatización y Producción de Calor
Unidad
FORMACIÓN PROFESIONAL A DISTANCIA
CICLO FORMATIVO DE GRADO MEDIO
5
Regulación de Motores
MÓDULO
Instalaciones Eléctricas y Automatismos
Título del Ciclo: TÉCNICO EN MONTAJE Y MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES
DE FRÍO, CLIMATIZACIÓN Y PRODUCCIÓN DE CALOR
Título del Módulo: INSTALACIONES ELÉCTRICAS Y AUTOMATISMOS
Dirección: Dirección General de Formación Profesional.
Servicio de Formación Profesional y Aprendizaje Permanente.
Dirección de la obra:
Alfonso Gareaga Herrera
Antonio Reguera García
Arturo García Fernández
Ascensión Solís Fernández
Juan Carlos Quirós Quirós
Luis María Palacio Junquera
Manuel F. Fanjul Antuña
Yolanda Álvarez Granda
Coordinación de contenidos del ciclo formativo:
Javier Cueli Llera
Autor:
Romualdo Pérez Fernández
Desarrollo del Proyecto: Fundación Metal Asturias
Coordinación:
Javier Maestro del Estal
Monserrat Rodríguez Fernández
Equipo Técnico de Redacción:
Alfonso Fernández Mejías
Ramón García Rosino
Luis Miguel Llorente Balboa de Sandoval
José Manuel Álvarez Soto
Estructuración y desarrollo didáctico:
Isabel Prieto Fernández Miranda
Diseño y maquetación:
Begoña Codina González
Alberto Busto Martínez
María Isabel Toral Alonso
Sofía Ardura Gancedo
Colección:
Materiales didácticos de aula
Serie:
Formación Profesional Específica
Edita:
Consejería de Educación y Ciencia
Dirección General de Formación Profesional
Servicio de Formación Profesional y Aprendizaje Permanente
ISBN: 84-690-1473-0
Depósito Legal: AS-0593-2006
Copyright:
© 2006. Consejería de Educación y Ciencia
Dirección General de Formación Profesional
Todos los derechos reservados.
La reproducción de las imágenes y fragmentos de las obras audiovisuales que se emplean en los diferentes documentos y
soportes de esta publicación se acogen a lo establecido en el artículo 32 (citas y reseñas) del Real Decreto Legislativo
1/2.996, de 12 de abril, y modificaciones posteriores, puesto que “se trata de obras de naturaleza escrita, sonora o audiovisual que han sido extraídas de documentos ya divulgados por vía comercial o por Internet, se hace a título de cita, análisis o
comentario crítico, y se utilizan solamente con fines docentes”.
Esta publicación tiene fines exclusivamente educativos.
Queda prohibida la venta de este material a terceros, así como la reproducción total o parcial de sus contenidos sin autorización expresa de los autores y del Copyright.
Unidad
5
Regulación de Motores
Sumario general
Objetivos ............................................................................................
4
Conocimientos .....................................................................................
5
Introducción.........................................................................................
6
Contenidos generales ...........................................................................
6
Motores trifásicos de inducción. Variación de velocidad.....................
7
El MICROMASTAR 440 de SIEMENS .................................................. 14
Otros dispositivos............................................................................... 25
Resumen ............................................................................................. 27
Autoevaluación ................................................................................... 28
Respuestas actividades ......................................................................... 30
Respuestas de autoevaluación............................................................... 31
3
Módulo: Instalaciones Eléctricas y
Automatismos
Objetivos
Al finalizar el estudio de esta unidad serás capaz de:
Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor
Diferenciar los distintos métodos de variación de velocidad y su utilización.
4
Describir el variador MICROMASTER-440.
Parametrizar el variador MICROMASTER-440.
Conexionar el variador MICROMASTER-440.
Unidad
5
Regulación de Motores
Conocimientos que deberías adquirir
CONCEPTOSS
• Rectificador.
• Inversor.
• IGBT.
• PWM.
PROCEDIMIENTOS SOBRE PROCESOS Y SITUACIONESS
• Realizar el conexionado del MICROMASTER.
• Realizar la configuración de parámetros del MICROMASTER.
ACTITUDES
• Cumplir la normativa de seguridad de los laboratorios donde se realizan los ensayos.
5
Módulo: Instalaciones Eléctricas y
Automatismos
Introducción
Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor
Los fenómenos físicos que explican el funcionamiento de los motores ya los estudiaste en
la Unidad Didáctica 4 de Electrotecnia y los motores de inducción en particular en la
Unidad Didáctica 10. De todas formas es conveniente que las repases antes de abordar la
presente.
6
Los motores de inducción presentan la particularidad de que las intensidades necesarias
para producir fuerzas de giro, son inducidas en la parte giratoria de la máquina, llamada
rotor. Basta por tanto con conexionar el motor a la red eléctrica para obtener un campo
magnético, y el resto del proceso viene por sí solo, lo cual facilita mucho la utilización y
explotación de estos motores.
Sin embargo, su “talón de Aquiles” siempre fue el margen de variación de velocidad que
se podía obtener. Actualmente gracias al desarrollo de la electrónica de potencia, este
problema se ha solucionado a un precio asequible, lo cual convierte a los motores de
inducción en reyes indiscutibles del mercado.
La inmensa mayoría de motores industriales/comerciales (bombas, compresores, ventiladores, trenes de laminación, trenes de transporte de viajeros de RENFE y FEVE) y domésticos (nevera, lavadora, etc), son motores de inducción.
Contenidos generales
A lo largo de esta unidad didáctica estudiaremos los sistemas de regulación de velocidad
para motores de inducción tanto monofásicos como trifásicos.
Unidad
5
Regulación de Motores
Motores trifásicos de inducción.
Variación de velocidad
La variación de la velocidad siempre fue el “talón de Aquiles” en los motores de inducción, puesto que se conseguían márgenes muy bajos y además
con mal rendimiento. Sin embargo la “explosión” de la electrónica de potencia y la bajada de los precios, supuso el empujón definido y la supremacía de estos motores frente a los de continua. Actualmente el 95 % de los
motores industriales y el 100 % de los motores de trenes, están accionados
por variadores de frecuencia.
Variación de tensión
Si variamos el valor eficaz de la tensión estatórica del motor, mediante alguno de los
métodos citados en el arranque, se modifica la curva del par, con lo que para una misma
carga conseguimos una variación de la velocidad. Supongamos que mediante un autotransformador reducimos la tensión del motor desde el valor nominal hasta un 80 % del
mismo. Observa en la figura 1 la reducida variación de velocidad del punto 1 al 2.
M
(Nm)
Curva a tensión nominal
Curva al 80% de la nominal
M AN
MA
margen pequeño
2 1
S
Nr (rpm)
Fig. 1: Comparación de velocidades a diferente tensión.
7
Módulo: Instalaciones Eléctricas y
Automatismos
Este es el gran inconveniente de este sistema de variación de velocidad; los márgenes de
variación del mismo son muy pequeños.
Además en el punto 2 el deslizamiento es mayor, con lo que aumentan las pérdidas y
disminuye el rendimiento. Si disminuimos la tensión por debajo del 80 % de la nominal,
el motor perderá mucha capacidad de pro
producir par, con lo cual es posible que no pueda
vencer el par resistente de la carga, a riesgo de sobrecargarse o incluso de calarse.
Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor
VENTAJAS
8
DESVENTAJAS
• Márgenes de variación de velocidad muy bajos.
Actualmente ninguna.
• Pérdida de par motor.
• Pérdidas de altas y rendimiento bajo.
Tabla 1: Ventajas y desventajas de la variación de tensión.
Variación de frecuencia
o Principio teórico
La filosofía del método se basa en modificar la velocidad del campo magnético del estator (Ns), de esta forma y puesto que el rotor le sigue, se modificará la velocidad real del
rotor (Nr). Recuerda que:
60 × f
Ns =
P
• Ns es la velocidad del campo magnético del estator.
• f es la frecuencia de la red de alimentación.
• P es el número de pares de polos del devanado estórico.
Para modificar Ns hay por tanto dos posibilidades:
Modificar el número de pares de polos del devanado estatórico (P).
Modificar la frecuencia de la red de alimentación (f).
Aquí nos ocupa la 2º posibilidad, modificar la frecuencia. En la práctica esta modificación es una disminución por debajo del valor nominal de frecuencia; es decir una reducción de la frecuencia por debajo de 50 Hz, disminuyendo así las velocidades Ns y Nr.
1
ctividad
Unidad
5
a
Regulación de Motores
¿Por qué motivo crees que normalmente no se aumenta la
frecuencia por encima de 50 hz? ¿Tendrá algo que ver con el
motor?
En figura 2 puedes ver el resultado de disminuir la frecuencia a 25 Hz en un motor de 4
polos, manteniendo la tensión en su valor nominal. La nueva velocidad de sincronismo
(Ns) es por tanto 750 rpm. ¿Ves algo anormal?
Curva a 400 V y 25 Hz
M
(Nm)
Curva a tensión y frecuencia nominal
400 V y 50 Hz
MA
M AN
S
750 (rpm)
1500 (rpm)
Fig. 2: Comparación de curvas a distinta frecuencia e
igual tensión.
Ahora no solo el motor reduce la velocidad sino que presenta más capacidad de producir
par, debido a que el campo magnético estatórico tiene más inducción y más flujo. Sin
embargo este aumento de las características magnéticas por encima de las nominales,
produce graves daños (saturación
saturación)
saturación en los circuitos magnéticos, con lo cual no es viable
en la práctica.
Por tanto ¿cómo podemos
podemos variar la frecuencia sin saturar el circuito magnético?
9
Módulo: Instalaciones Eléctricas y
Automatismos
El flujo del campo magnético estatórico es proporcional al cociente entre la tensión y la
frecuencia, con lo que:
φN = K
VN
fN
•
φ N es el flujo nominal.
• VN es la tensión nominal.
• fN es la frecuencia nominal.
Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor
• K es la constante de proporcionalidad (sin importancia).
10
Por tanto si queremos reducir la frecuencia sin alterar el flujo, debemos redu
educir también
la tensión en la misma proporción.
El coeficiente V/f debe mantenerse constante.
Ejemplo
¿A qué tensión y frecuencia se debe alimentar un motor de 400 V, 50Hz y 2 polos, si se pretende reducir a la mitad de velocidad de sincronismo?
El coeficiente de V/f debe ser constante: VN/fN= 400/50=8
Ns es 3000 rpm a 50 Hz. Para reducirla a 1500 rpm habrá que alimentar a 25
Hz. Por tanto la tensión:
V/f=8 -> V/25 =8 -> V=200 (V)
o Curvas de par y velocidad de rotor
Al variar la frecuencia y la tensión en la misma proporción por debajo de los valores nominales, la curva de par se desplaza hacia la izquierda sin deformarse y manteniendo el
mismo par máximo. La velocidad del rotor (Nr) puede calcularse fácilmente (ante cargas
de par resistente constante), puesto que el desli
deslizamiento no varía (Fig. 3).
Unidad
5
Regulación de Motores
M
(Nm)
200 V y 25 Hz
300 V y 37,5 Hz
400 V y 50 Hz
100 V
12,5 Hz
M carga
constante
S
750 (rpm)
S (%)
2225
(rpm)
1500
(rpm)
S (%)
S (%)
3000 (rpm)
S (%)
mismo deslizamiento
Fig. 3: Curvas de par variando V y f.
Ejemplo
Si el motor del ejemplo anterior gira a 2900 rpm alimentado a V y f nominal, ¿a
qué velocidad gira si alimentamos a 25 Hz y 200 V?
El deslizamiento a tensión y frecuencia nominal es:
S(%) =
Ns − Nr
3000 − 2900
× 100 =
× 100 = 3,33%
Ns
3000
A 25 Hz se conserva el mismo deslizamiento (siempre y cuando el par resistente
de carga sea constante), luego:
N 2 = 1500 − (1500 ∗
3,33
) = 1500 − 50 = 1450(rpm)
100
11
Módulo: Instalaciones Eléctricas y
Automatismos
o Variadores de frecuencia (y de tensión)
A partir de la década de los 90 el precio de los variadores de frecuencia los hizo asequibles
en el mercado, de tal forma que a día de hoy abundan incluso en la pequeña industria.
Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor
Estos dispositivos electrónicos ajustan la tensión y la frecuencia de alimentaalimentación del motor al valor que decida el usuario, y además son capaces de regular la velocidad manteniéndola a valor constante e inmune a las variaciones
de carga.
12
Se basan en la conmutación de transistores de potencia y el método de generación tensiones de distinta frecuencia se llama PWM (Modulación de ancho de pulso).
En la figura 4 puedes ver el sencillo conexionado de un variador de velocidad.
R
S
T
CP
Red
400 V
50 Hz
Variador de
velocidad
U
V
W
Tension variable
Frecuencia variable
V/f=cte
Motor de
inducción
Fig. 4: Esquema de conexiones de un variador de frecuencia.
Unidad
5
Regulación de Motores
En la siguiente tabla se muestran las ventajas y desventajas de los variadores de frecuencia y tensión.
VENTAJAS
• Gran rango de variación de velocidad.
• Velocidad de giro configurable por
software desde un PC conectado al variador.
DESVENTAJAS
• Generan corrientes perjudiciales
para la red que alimenta al variador (armónicos).
• Seguridad: limitar la temperatura.
• No hay pérdida de carga.
• Buen rendimiento.
• El precio de los variadores es actualmente asequible.
• Los variadores consiguen el arranque a
baja frecuencia limitando la punta de
corriente.
2
ctividad
Tabla 2: Ventajas y desventajas de un variador de frecuencia y tensión.
a
Un motor de inducción presenta la placa de características
que puede verse en la fotografía.
El motor gira a 1400 rpm y se le pretende regular la velocidad
mediante variación de frecuencia; variando la frecuencia a 10
Hz:
¿A qué tensión hay que alimentarlo si su tensión nominal
son 400 V?
¿A qué velocidad girará?
13
Módulo: Instalaciones Eléctricas y
Automatismos
El MICROMASTER 440 de SIEMENS
Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor
En el mercado hay gran cantidad de variadores de frecuencia. Elegimos el
MICROMASTER-440 de Siemens, por ser un dispositivo con una puesta en
marcha básica muy sencilla. ¿Conoces cuáles son sus características? y, ¿el
modo de trabajo del convertidor?
14
Características
Los reguladores de velocidad son controles electrónicos de motores que controlan la
velocidad y el par de los motores de corriente alterna convirtiendo las magnitudes físicas
de frecuencia y tensión de la red de distribución de electricidad en magnitudes infinitamente variables, pero manteniendo la relación entre ellas constante.
o Ventajas de convertidor de frecuencia
Es capaz de controlar la velocidad sin pérdidas notables.
Se consume sólo lo que se necesita con lo que se ahorra energía. Por ejemplo, una
reducción de un 25% de velocidad significa que se produce un ahorro del 50%.
Aproximadamente se disminuye el consumo de energía en 1/3 cuando se reduce
rápidamente la velocidad.
No presenta piezas móviles por lo que su duración es por lo menos igual a la del resto
de partes del sistema con lo que se aprovecha al máximo el motor de inducción.
Incremento de la producción ya que la velocidad del motor de puede aumentar a
elección sin intervenir en el proceso.
Mejora del entorno de trabajo (en instalaciones de climatización y ventilación) ya
que la velocidad de los ventiladores se puede ajustar a la demanda de ventilación
con el fin de evitar ruidos de corriente de aire.
Se puede usar junto con motores antideflagrantes, situando el regulador y el motor
en lugares separados.
Reducción de los costes de mantenimiento.
Unidad
5
Regulación de Motores
Modo de trabajo del convertidor
El convertidor está formado por dos etapas (figura 5):
Un rectificador no controlado (figura 6) que convierte la tensión alterna de la red
en continua.
Un inversor ondulador
ondulador que convierte la tensión continua en alterna que se le sumi-
nistra al motor.
Fig. 5: Etapas de la electrónica del convertidor.
Fig. 6: Rectificación.
15
Módulo: Instalaciones Eléctricas y
Automatismos
El inversor actúa de fuente de intensidad para el inversor????? con lo que el microprocesador que controla el proceso produce una regulación perfecta en régimen transitorio
(aceleración, rampas) y régimen permanente (velocidad elegida). Este microprocesador es
el que realiza realmente la regulación.
Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor
El fundamento es mantener en todo momento la relación V/f constante (figura 7), con lo
que se consigue que se pueda variar la velocidad, no aumente la intensidad en el rotor y
el par se mantenga constante en la zona de no saturación, es decir, hasta la tensión y
frecuencia nominales del motor.
16
Fig. 7: Relación V/f.
A frecuencias mayores de la frecuencia nominal la velocidad se puede modificar pero el par empieza a bajar ya que no es posible aumentar la tensión por
encima de la nominal y por tanto la relación V/f deja de ser constante y cada
vez es más pequeña.
En los convertidores MICROMASTER se puede aumentar la velocidad hasta 650 Hz, pero
teniendo en cuenta que ya a 100 Hz el par ha bajado al 30% del nominal.
Para frecuencias muy bajas tampoco se cumple la relación V/f constante, ya que si no, no
habría tensión para hacer funcionar la máquina a esas velocidades.
Existen 3 tipos de convertidores de frecuencia:
Unidad
5
Regulación de Motores
Convertidor de frecuencia con modulación por amplitud de pulsos PAM.
Convertidor de frecuencia con modulación por anchura de pulsos PWM (figura 8).
Inversor de corriente CSI.
Fig. 8: Onda de tensión PWM.
El principio de funcionamiento es el descrito anteriormente y es el mismo para los tres
tipos. Nos centraremos en el tipo PWM que es el utilizado por los convertidores
MICROMASTER.
El inversor ondulador emplea transistores IGBT (Insulated Gate BipolarTransistors), los
cuales son más fáciles de controlar, su velocidad de conmutación es elevada, y tienen
muy pocas pérdidas (Fig. 9).
Fig. 9: Características de conmutación de un IGBT.
Estos IGBT mediante impulsos de tensión recibidos en el terminal puerta (G), entran o salen
de conducción por parejas, de tal forma que van generando la onda PWM (figura 10).
17
Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor
18
Módulo: Instalaciones Eléctricas y
Automatismos
Fig. 10: Trabajo de los IGBT y formas de onda PWM de tensión y corriente.
Protecciones de MICROMASTER
Protección del convertidor contra cortocircuitos en pocos microsegundos por me-
dio de las protecciones del hardware.
El límite de intensidad se controla normalmente por los ajustes de hardware.
Unidad
5
Regulación de Motores
El software también puede ser usado para calcular la capacidad de sobrecarga del
motor.
Algunos modelos poseen una conexión para PTC de tal forma que el accionamien-
to se parará si el motor se sobrecalienta.
Un sensor interno controla la temperatura para asegurar que el inversor no se so-
brecalienta.
El inversor puede ser protegido contra sobretensión lo que podría producirse duran-
te el freno regenerativo.
Conexionado del MICROMASTER
El MICROMASTER se conecta a una red monofásica o trifásica de 50 Hz y genera una
red trifásica de tensión y frecuencia variable. Las conexiones de fuerza se pueden ver en
la figura 11.
Fig. 11: Conexiones de fuerza.
En cuanto al control, presenta las siguientes entradas/salidas:
Entrada digital marcha/paro (DIN1 borne 5).
Entrada digital inversión de giro (DIN2 borne 6).
Entrada digital acuse de recibo (DIN3 borne 7).
19
Módulo: Instalaciones Eléctricas y
Automatismos
Tres salidas digitales a relé (bornes 18-19-20, 21-22, 23-24-25).
Entrada analógica 1, consigna de frecuencia (bornes 3 y 4), configurable en tensión
o corriente.
Salida analógica 1 (bornes 12 y 13), con información de frecuencia, tensión, inten-
sidad o par, configurable en tensión o corriente.
Salida analógica 2 (bornes 26 y 27), con información de frecuencia, tensión, inten-
Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor
sidad o par, configurable en tensión o corriente.
20
Fig. 12: Conexiones de control.
Control automático del MICROMASTER
Para gestionar el MICROMASTER es necesario disponer de un sistema automático e inteligente de control, que gobierne las entradas citadas en el apartado anterior. Este sistema
puede ser algún dispositivo programable específico o bien un PLC de uso general.
El caso más típico sería el de un PLC ejecutando un algoritmo PID, recibiendo la señal de
consigna desde un sensor de la instalación y generando una señal de salida analógica
que se conectará a la entrada analógica 1 (AIN1) del MICROMASTER, situada en los bornes 3-4.
Unidad
5
Regulación de Motores
Ejemplo
Una instalación frigorífica que necesita regular el caudal de ventilación en el
condensador. Supongamos que la presión óptima de condensación es 12 bar.
Esta presión puede variar en función, sobretodo, de las condiciones ambientales
(temperatura y humedad exterior en invierno o verano), dificultándose la condensación en verano y necesitando por tanto más caudal de aire. El bucle PID
del PLC sería por tanto el siguiente:
Señal de error
Consigna de presión
12 bar
PID DEL PLC
Ganancia <0
Salida analógica PLC (o..10 V)
Conexión al MICROMASTER
Entrada analógica PLC
(0..10 V)
(4..20 mA)
Sensor de presión en
condensación
El funcionamiento PID es el siguiente:
Si el sensor mide 12 bar (presión óptima), la señal de error es 0 y el PID se
encuentra en estado estático, de forma que la señal de salida no varía y por
tanto la velocidad del ventilador es constante.
Si el sensor mide más de 12 bar, el gas a la descarga del compresor está
muy sobrecalentado y debe mejorarse la condenación; la señal de error es
negativa y multiplicada por la ganancia negativa del PID da resultado positivo; el PID se encuentra en estado ascendente, de forma que la señal de
salida aumenta y por tanto la velocidad del ventilador también, mejorando
así el cauda de aire de condensación y ayudando a la condensación.
Si el sensor mide menos de 12 bar, el gas a la descarga del compresor está
poco sobrecalentado; la señal de error es positiva y multiplicada por la ganancia negativa del PID da resultado negativo; el PID se encuentra en estado descendente, de forma que la señal de salida disminuye y por tanto la
velocidad del ventilador también, reduciendo así el caudal de aire de condensación.
(continúa)
21
Módulo: Instalaciones Eléctricas y
Automatismos
Ejemplo
(continuación)
El esquema global del sistema de regulación puede verse en la siguiente figura:
R
S
T
Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor
CP
22
Red
400 V
50 Hz
PLC S7-300
MICROMASTER
440
Señal analógica de
(0..10 V)
U
V
W
Sensor de presión en
condensación
(0..10 V)
(4..20 mA)
Tension variable
Frecuencia variable
V/f=cte
Motor de
inducción
(ventilador)
Parámetros de control del MICROMASTER
Los parámetros para realizar una puesta en servicio rápida del MICROMASTER son los
siguientes:
Unidad
5
PARÁMETRO
Regulación de Motores
DESCRIPCIÓN
P0010
Puesta en servicio rápida
1=Quick
Commissioning
Recuerde que P0010 debe retornarse siempre a “0” antes de poner en
marcha el motor. Sin embargo, si tras la puesta en servicio se ajusta
P3900=1, esto se hace automáticamente.
P0100
Europa/Norteamérica
0=kW/50 Hz
Para los ajustes 0 y 1, use interruptor DIP 2.
1=hp/60 Hz
Para el ajuste 2, use P0100.
2=kW/60 Hz
P0304*)
10 V-2000V
Tensión nom.del motor
Tensión nominal del motor (V) tomada de la placa de características.
P0305*)
Corriente nom. Del motor
0…2*)nom
Corriente nominal del motor (A) tomada de la placa de características.
P0307*
Potencia nom. Del motor
0 kW-2000kW
Potencia nominal del motor (kW) tomada de la placa de características.Si P0100=1, los valores deberán ser en hp.
P0310*
Frecuencia nominal del motor
12-650 Hz
Frecuencia nominal del motor (Hz) tomada de la placa de características.
P0311*
Velocidad nominal del motor
0-40000
Velocidad nominal del motor (rpm) tomada de la placa de características.
1/min
Selección de la fuente de órdenes (on/off/inverso)
P0700
1=BOP
2=Bornes/terminales (por defecto)
Selección de la consigna de frecuencia
P1000
1= BOP
2= Consigna analógica (por defecto)
Frecuencia min. Del motor
P1080
Ajuste del mínimo de la frecuencia del motor (0-650 Hz) a partir de la
cual girará el motor con indiferencia de la consigna de frecuencia ajustada. El valor aquí ajustado es válido tanto para giro horario (a derechas)
como antihorario (a izquierdas).
Frec. Máx. del motor
P1082
Ajuste del máximo de la frec. Del motor (0-650 Hz) a partir de la cual
girará el motor con indiferencia de la consigna de frec. ajustada. El valor
aquí ajustado es válido tanto para giro horario como antihorario.
Tabla 3: Parámetros de control del MICROMASTER (continúa).
23
Módulo: Instalaciones Eléctricas y
Automatismos
PARÁMETRO
DESCRIPCIÓN
P1 Tiempo de aceleración
P1120
Tiempo que lleva al motor acelerar de la parada a la frecuencia máxima
ajustada.
Tiempo de deceleración
P1121
Tiempo que lleva al motor decelerar de la frecuencia máxima del motor
a la parada.
Fin de p.e.s. rápida
Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor
0= Fin sin cálculo motor o Reset ajuste fábrica.
24
P3900
1= Fin con cálculo motor o Reset ajuste fábrica (recomendado)
2= Fin sin Reset de parámetros y de E/S
3= Fin con Reset de E/S
Tabla 3: Parámetros de control del MICROMASTER (continuación).
Interfaz de configuración del MICROMASTER
Para configura los parámetros del variador se pueden usar indistintamente alguno de los
siguientes interfaces.
Software.
Software.
El que suministre el fabricante. El bus de conexión PC-MICROMASTER puede ser
USB o RS-485.
Panel BOP.
BOP.
Se trata de un pequeño teclado frontal (figura 13).
Fig.13: Panel BOP.
Unidad
5
Regulación de Motores
Otros dispositivos
Para regular la velocidad de los motores monofásicos debe de actuarse sobre el valor eficaz de la tensión, manteniendo la frecuencia constante. Existen en el mercado dispositivos específicos para realizar esta función. ¿Sabes
de qué dispositivos estamos hablando?
Controladores de velocidad para motores monofásicos
Volviendo al ejemplo anterior, es necesario regular el caudal de ventilación en la condensación. En muchas ocasiones los ventiladores de condensación, son motores monofásicos y por tanto la regulación de velocidad debe de realizarse a frecuencia constante,
actuando sobre la tensión. Para ello hay productos específicos como el XGE Fan Control
de Danfoss (figura 14 a).
Fig.14 a: Colocación del XGE.
El dispositivo se coloca sobre la línea de líquido (Fig 14 b).
Fig.14 b: Colocación del XGE.
25
Módulo: Instalaciones Eléctricas y
Automatismos
Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor
En la figura 15 se puede ver la relación entre la
tensión monofásica generada y el SET-POINT de
presión ajustado.
26
Fig.15: Relación tensión-presión.
Unidad
5
Regulación de Motores
Resumen
Variación de velocidad
Actualmente la variación de frecuencia para cambiar
la velocidad de sincronismo, es el método más utilizado.
Para no perder par, la tensión también debe variarse.
La proporción V/f debe mantenerse constante.
MicromasterMicromaster-440
Es un variador de frecuencia con gran aceptación en el
mercado, debido a su facilidad de parametrización, conexión y puesta en servicio.
Está compuesto por un rectificador, un inversor y una
electrónica de control.
Otros dispositivos
El sistema más usado para automatizar un proceso
de regulación de velocidad es el control del variador
mediante un PLC o algún otro dispositivo análogo.
Para regular la velocidad de los motores monofásicos
debe actuarse sobre el valor eficaz de la tensión, manteniendo la frecuencia constante. Existen en el mercado
dispositivos específicos para realizar esta función.
27
Módulo: Instalaciones Eléctricas y
Automatismos
Autoevaluación
1. Un motor presenta la conexión y la placa de características que pueden verse en
Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor
las figuras siguientes:
28
Realizar la configuración de parámetros de un MICROMASTER-440 para conseguir
una regulación de velocidad del mismo entre el 10% y el 100% de su velocidad
nominal.
Unidad
5
Regulación de Motores
2. Si el MICROMASTER se gobierna mediante el PLC de la figura, realizar el conexionado básico de control entre el PLC y el variador de velocidad.
SALIDAS
DIGITALES
PLC
SALIDAS
ANALÓGICAS
D/A
D/A
29
Módulo: Instalaciones Eléctricas y
Automatismos
Respuestas Actividades
1. Excepto en motores especialmente preparados para ello, el motivo es principalmente mecánico. Por encima de 50 Hz, la velocidad de sincronismo supera siempre el valor nominal y la velocidad del rotor lo superará en muchas ocasiones, con
lo cual mecánicamente puede ser perjudicial para el funcionamiento del motor.
2. a. Recuerda que para que el método de variación de frecuencia sea efectivo, tamTécnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor
bién debe variarse la tensión en la misma proporción:
30
V
400
= cte ⇒
=8
f
50
Si alimentamos a 12 Hz:
V
= 8 ⇒ V = 12 ∗ 8 = 96(V)
12
b. Para determinar la velocidad de giro, debemos tener en cuenta que el deslizamiento se mantiene en el 6,66 % de la nueva velocidad de sincronismo. Esta velocidad de 10 Hz, será la quinta parte que a 50 Hz:
N S (10 Hz ) =
1500
= 300(rpm)
5
La velocidad del rotor a 96 V y a 12 Hz será:
N 2 = 300 − (300 ∗
6,66
) = 300 − 20 = 280(rpm)
100
Unidad
5
Regulación de Motores
Respuestas Autoevaluación
1. El motor se encuentra en triángulo, luego su tensión nominal es 400 V. El resto de
datos nominales pueden verse en la placa de características. La configuración de
parámetros es la siguiente:
PARÁMETRO
PARÁMETRO
VALOR
P0010
1
P0100
P0304
P0305
P0307
P0310
P0311
0
400 V
11,4 A
5,5 KW
50 Hz
1455 rpm
P0700
2
P1000
2
P1080
5 Hz
P1082
50 H
P1120
Valor por defecto
P1121
Valor por defecto
P3900
1
COMENTARIO
Durante la configuración de
puesta en marcha básica,
debe ser 1; luego debe ajustarse a 0 antes de arrancar el
motor.
Una vez arrancado el motor,
recibe las órdenes del PLC a
través de sus entradas digitales.
Una vez arrancado el motor,
recibe las órdenes del PLC a
través de sus entradas analógicas.
Para conseguir un mínimo del
10 %
Para conseguir un máximo
del 100 %
Ante la ausencia de datos
concretos en el enunciado,
dejamos el valor de fábrica
Ante la ausencia de datos
concretos en el enunciado,
dejamos el valor de fábrica
Valor recomendado
31
Módulo: Instalaciones Eléctricas y
Automatismos
2.. El esquema de conexiones es el siguiente:
Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor
SALIDAS
DIGITALES
32
LÍNEA DE 24 V DC
PLC
SALIDAS
ANALÓGICAS
D/A
+
D/A
CONSIGNA DE FRECUECIA (0..10 V)
Unidad
5
Regulación de Motores
Notas
33
Técnico en Montaje y Mantenimiento
de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor