VARIADORES DE FRECUENCIA FRANCISCO LUQUE LUQUE 1 LÍNEAS GENERALES • Introducción • • Variación de velocidad motores CC. Qué es un variador de frecuencia. • Funcionamiento interno • • Diagrama en bloques. Circuitería. • Principios físicos • • • Variación de la velocidad con la frecuencia. Par motor. Sobre-velocidad • Ventajas y desventajas de su utilización. FRANCISCO LUQUE LUQUE INTRODUCCIÓN Variación de velocidad del motor mediante potenciómetro y transistor en continua. FRANCISCO LUQUE LUQUE INTRODUCCIÓN Definición: Dispositivo electrónico que permite el control sobre motores eléctricos. Sistema de monitorización y control global, ej. SCADA (Supervisory Control And Data Adquisition) FRANCISCO LUQUE LUQUE FRANCISCO LUQUE LUQUE Entradas de sensores (ej. Temperatura de agua) y salidas (ej. displays mostrando RPMs del motor) 5 LÍNEAS GENERALES • Introducción • • Variación de velocidad motores CC. Qué es un variador de frecuencia. • Funcionamiento interno • • Diagrama en bloques. Circuitería. • Principios físicos • • • Variación de la velocidad con la frecuencia. Par motor. Sobre-velocidad • Ventajas y desventajas de su utilización. FRANCISCO LUQUE LUQUE FRANCISCO LUQUE LUQUE FUNCIONAMIENTO INTERNO Etapa de salida: Se obtiene la señal de salida. Procedimientos varios (troceado, ciclo de convertidores, PWM…) y utilizando distintos elementos (más utilizados BJTs). Diagrama de bloques: Control y E/S: Interfaz de comunicación, entradas/salidas, sistemas de protección. FRANCISCO LUQUE LUQUE Bus de continua: Almacenaje y filtración mediante condensadores para proporcionar un valor estable de corriente. FUNCIONAMIENTO INTERNO PWM: Pulse Width Modulation o Modulación De La Anchura De Pulso PAM: Modulación Por Amplitud De Pulsos FRANCISCO LUQUE LUQUE FRANCISCO LUQUE LUQUE LÍNEAS GENERALES • Introducción • • Variación de velocidad motores CC. Qué es un variador de frecuencia. • Funcionamiento interno • • Diagrama en bloques. Circuitería. • Principios físicos • • • Variación de la velocidad con la frecuencia. Par motor. Sobre-velocidad • Ventajas y desventajas de su utilización. FRANCISCO LUQUE LUQUE FRANCISCO LUQUE LUQUE PRINCIPIOS FÍSICOS: Aplicación a motores síncronos y asíncronos (inducción). f: Frecuencia de la red a la que está conectada la máquina (Hz). P: Número de pares de polo. p: Número de polos. n: Velocidad de sincronismo (RPM). En motores asíncronos, la velocidad real de giro siempre es menor que la expresada. La diferencia entre nSINCRONA y nASÍNCRONA, se denomina deslizamiento, (σ ó s) que se expresa en porcentaje de rpm o en valor absoluto: n n SINCRONA = 1500 rpm ASÍNCRONA = 1440 rpm FRANCISCO LUQUE LUQUE deslizamiento: σ = 4% o 60 rpm. 10 PRINCIPIOS FÍSICOS: Par motor. El flujo magnético en los polos del motor depende de la tensión. Si hacemos el factor U/f constante… 11 FRANCISCO LUQUE LUQUE PRINCIPIOS FÍSICOS: Par motor. Par constante: Bombas de pistón FRANCISCO LUQUE LUQUE FRANCISCO LUQUE LUQUE 12 PRINCIPIOS FÍSICOS: Sobre-velocidad. FRANCISCO LUQUE LUQUE FRANCISCO LUQUE LUQUE 13 LÍNEAS GENERALES • Introducción • • Variación de velocidad motores CC. Qué es un variador de frecuencia. • Funcionamiento interno • • Diagrama en bloques. Circuitería. • Principios físicos • • • Variación de la velocidad con la frecuencia. Par motor. Sobre-velocidad • Ventajas y desventajas de su utilización. FRANCISCO LUQUE LUQUE FRANCISCO LUQUE LUQUE 14 VENTAJAS: General. Golpe de ariete/waterhammer/pulso de Zhukowski: Importancia bombas hidráulicas. • Reducción de estrés de sistemas mecánicos. • Incremento de su vida útil. • Reducción de costes de mantenimiento. • Reducción de estrés eléctrico. • No es necesaria intensidad mayor a la nominal para el arranque. • Evita sistemas de arranque alternativos y menos útiles (estrella-triángulo, arrancador de estado sólido…) • Control y comunicación. Sistemas de automatización. Optimización del proceso. • Ahorro energético. FRANCISCO LUQUE LUQUE FRANCISCO LUQUE LUQUE 15 VENTAJAS: Ahorro energético. Par en bombas centrífugas y ventiladores. FRANCISCO LUQUE LUQUE FRANCISCO LUQUE LUQUE 16 VENTAJAS: Ahorro energético. Leyes de afinidad. Ley uno: diámetro impulsor constante. • 𝑄1 𝑄2 • 𝑃1 𝑃2 • 𝑾𝟏 𝑾𝟐 = 𝑁1 𝑁2 = 𝑁1 2 𝑁2 = 𝑵𝟏 𝟑 𝑵𝟐 FRANCISCO LUQUE LUQUE FRANCISCO LUQUE LUQUE 17 VENTAJAS: Ahorro energético. Caso práctico. Modulación por dampers. FRANCISCO LUQUE LUQUE FRANCISCO LUQUE LUQUE 18 VENTAJAS: Ahorro energético. Caso práctico. Modulación por álabes. FRANCISCO LUQUE LUQUE FRANCISCO LUQUE LUQUE 19 VENTAJAS: Ahorro energético. Caso práctico. Modulación por variadores de frecuencia. FRANCISCO LUQUE LUQUE FRANCISCO LUQUE LUQUE 20 VENTAJAS: Ahorro energético. Caso práctico. Comparación. FRANCISCO LUQUE LUQUE FRANCISCO LUQUE LUQUE 21 VENTAJAS: Ahorro energético. Mediciones torre refrigeración. 22 FRANCISCO LUQUE LUQUE VENTAJAS: Ahorro energético. Mediciones torre refrigeración. 23 FRANCISCO LUQUE LUQUE VENTAJAS: Ahorro energético. Mediciones torre refrigeración. FRANCISCO LUQUE LUQUE FRANCISCO LUQUE LUQUE 24 DESVENTAJAS: • Necesidad de refrigeración. • A menor RPMs de diseño. • A mayor RPMs. • Necesidad de inversión económica inicial (se recupera con el ahorro). • Una instalación o aislamiento (filtros) incorrecto puede provocar ruidos e interferencias que pasen a la red y afecten a equipos electrónicos cercanos. • Instalación, programación y mantenimiento han de realizarse por personal cualificado. FRANCISCO LUQUE LUQUE FRANCISCO LUQUE LUQUE 25 BIBLIOGRAFÍA: • Wikipedia (par motor, leyes de afinidad, motores síncronos, motores asíncronos/inducción…). • ABSA (web) y vídeo. • Modulación. • PDF con información varia (diagrama de bloques del funcionamiento interno, par, sobre-velocidad…). • COMPLEMENTARIA: • ABB, nueva generación de convertidores de frecuencia de Compatibilidad Total (vídeo en web). • Motor de inducción, funcionamiento (vídeo en inglés). FRANCISCO LUQUE LUQUE 26
