Escuela de Ingeniería Eléctrica MAQUINAS ELECTRICAS III ARRANQUE DE MOTOR TRIFASICO CON VARIADOR DE FRECUENCIA ANCHUNDIA SANTANA PABLO ERNESTO COELLO MARTÍNEZ CARLOS JORDÁN VÉLEZ ALVARADO VICTORIA ELIZABETH ZAMBRANO CATAGUA JONATHAN LEODAN MUÑOZ CHUMO EDWIN ADRIÁN X “A” JUEVES 29 NOVIEMBRE DEL 2019 ABRIL-SEPTIEMBRE 2019 INFORME DE LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS III TEMA: Arranque de motor trifásico con variador de frecuencia OBJETIVOS: Objetivo General: Realizar el arranque de un motor trifásico utilizando como método de arranque un variador de frecuencia. Objetivos Específicos: LISTA DE MATERIALES: Motor trifásico Variador de frecuencia Fuente trifásica Cables para conexiones Tacómetro Transformador trifásico ANÁLISIS TEÓRICO: ¿Qué es un variador de frecuencia? Un variador de frecuencia (siglas VFD, del inglés: Variable Frequency Drive o bien AFD Adjustable Frequency Drive) es un sistema para el control de la velocidad rotacional de un motor de corriente alterna (AC) por medio del control de la frecuencia de alimentación suministrada al motor. Un variador de frecuencia es un caso especial de un variador de velocidad. Los variadores de frecuencia son también conocidos como drivers de frecuencia ajustable (AFD), drivers de CA o microdrivers. Dado que la tensión (o voltaje) se hace variar a la vez que la frecuencia, a veces son llamados drivers VVVF (variador de voltaje variador de frecuencia). A continuación, se muestra el diagrama de un variador de frecuencia Principio de funcionamiento Los dispositivos variadores de frecuencia operan bajo el principio de que la velocidad síncrona de un motor de corriente alterna (CA) está determinada por la frecuencia de AC suministrada y el número de polos en el estator, de acuerdo con la relación: 𝑅𝑃𝑀 = 60 ∗ 𝑓 2𝑝 En los motores asíncronos las revoluciones por minuto son ligeramente menores por el propio asincronismo que indica su nombre. En estos se produce un desfase mínimo entre la velocidad de rotación (RPM) del rotor (velocidad "real" o "de salida") comparativamente con la cantidad de RPM's del campo magnético (las cuales si deberían cumplir la ecuación arriba mencionada tanto en Motores síncronos como en motores asíncronos ) debido a que sólo es atraído por el campo magnético exterior que lo aventaja siempre en velocidad (de lo contrario el motor dejaría de tener par en los momentos en los que alcanzase al campo magnético) La forma de variar la frecuencia básicamente consta de cambiar el ciclo de trabajo (tiempo ON y tiempo OFF en un período) de una onda cuadrada periódica, de tal forma que el valor medio de la tensión (el promedio) a lo largo del tiempo varíe entre V máximo y V mínimo. .(ver figura a su derecha). La velocidad con que variamos el ciclo de trabajo, o sea su valor medio, será la frecuencia de variación del valor medio. Esto físicamente se logra a través de "llaves electrónicas" de conmutación que son los IGBT (transistores bipolares de compuerta aislada) que actúan como interruptores que al cerrarse y abrirse por medio de un software específico conforman la onda cuadrada, que permite obtener la señal sinusoidal . (Wikipedia, n.d.) \ Digrama de un arranque con variador de frecuencia Eficiencia de un arranque con variador de frecuencia Los variadores suelen tener una eficiencia de 95 …98%. Durante el arranque, la marcha y el paro (a menos que se haya establecido el paro por inercia), los componentes activos como los IGBT están encendidos. No obstante, determinados variadores son capaces de ajustar mejor el consumo de potencia durante el modo de marcha. Seleccione el variador con base en las distintas características de carga y podría obtener ahorros energéticos. Cuanto mayor sea el número de impulsos en el variador, mayor es la eficiencia. Por ejemplo, un variador de 6 impulsos tiene una eficiencia de 96.5…97.5%. Un variador de 18 impulsos tiene una eficiencia 97.5…98%. (Allen-Branley, n.d.) Curva tipa de la eficiencia de un variador de frecuencia Ventajas de un arrancador de frecuencia Aquí detallamos algunas de las ventajas de tener instalado un variador:Conexión de motores trifásicos 220V en corriente monofásica 220V. Ahorro energético. Fácil control de velocidad del motor y caudal y presión en electrobombas y ventiladores. Corrección del factor de potencia del motor. Compensación/eliminación de la Energía Reactiva. Arranque suave de los motores. Guardamotor. Eliminar arrancadores “estrella-triángulo” en motores de gran consumo. Reducción de temperatura y menor mantenimiento en los aparatos conectados. No se producen cavitaciones en bombas hidráulicas. (ZUENDO, n.d.) Partes de un variador de frecuencia Circuito rectificador Recibe la tensión alterna y la convierte en continua por medio de un puente rectificador de diodos de potencia. Circuito intermedio Consiste en un circuito LC que suaviza el rizado de la tensión rectificada y reduce 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. Se emplea el sistema 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 interfaces amigables de fácil empleo. Como dato curioso, algunos fabricantes también llaman a los variadores de frecuencia como Inversores (Inverters) debido a que, como explica el diagrama, éste es el componente principal del dispositivo. Antes de concluir, es necesario señalar que el uso de variadores de frecuencia dentro de tu industria brinda diversas ventajas entre las que destacan el aumento de la productividad; la reducción en el consumo de energía eléctrica y un incremento en la vida útil de los motores al prevenir su deterioro y al evitar interrupciones que ocasionen tiempos de improductividad. PROCEDIMIENTO Lo primero que se realizo fue realizar las conexiones respectivas para hacer que la maquina funcione como un motor trifásico de cuatro polos utilizando los conocimientos aprendidos anteriormente. Una vez realizada las conexiones del motor, se procedió a conectar el variador de frecuencia, así como lo muestra el diagrama anterior. Una vez conectado el variador de frecuencia y el motor se procede a configurar el variador de frecuencia para que encienda a una frecuencia determinada, se estabilice a una cierta frecuencia y el tiempo al que llegue a su frecuencia nominal Después procedemos a encender el motor y vemos que a medida que va encendiendo va aumentado la frecuencia y de forma proporcional la velocidad del motor, con esto se evita los picos de corriente cuando se enciende los motores que puede llegar hasta siete veces su corriente nominal CONCLUSIONES: En conclusión, podemos decir que el método más eficaz para encender y controlar la velocidad de un motor eléctrico es por medio de un variador electrónico de frecuencia ya que así evitamos el pico de corriente del arranque de los motores que pueden ocasionar que las protecciones se salten y un mayor consumo energético Además, el uso de variadores de frecuencia disminuye la circuitería de control y es de fácil conexión, lo que representa un menor espacio físico para este tipo de arranque. Con el uso de variadores de frecuencia podemos variar la velocidad de trabajo de los motores Referencias Allen-Branley. (s.f.). Cuándo utilizar un arrancador suave o un variador de frecuencia variable de CA. Recuperado el 23 de Noviembre de 2019, de https://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/wp/150wp007_-es-p.pdf Wikipedia. (s.f.). Variador de frecuencia. Recuperado el 2019 de Noviembre de 2019, de https://es.wikipedia.org/wiki/Variador_de_frecuencia ZUENDO. (s.f.). ¿Que es y para que sirve un variador de frecuencia? Recuperado el 23 de Noviembre de 2019, de https://www.zuendo.com/smartblog/21_usos-del-variadorinversor-frecuencia.html ANEXOS
