ARRANCADORES – VARIADORES DE FRECUENCIA
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN ASÍNCRONO
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN
ASÍNCRONO
SUMARIO
PARTE 1. Motores de Inducción – Principios de funcionamiento
PARTE 2. Tipos de Arranques – Problemas y objetivos
PARTE 3. Arrancadores estáticos de PE - Principios de funcionamiento
PARTE 4. Arranque de motores - Comparativa
PARTE 5. Análisis práctico - Caso real
PARTE 6. Variadores de Velocidad de PE - Principios de funcionamiento
2
1
Motores de inducción
PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO
3
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN
ASÍNCRONO
SUMARIO – PARTE 1
1.
Principios de funcionamiento de los motores de
jaula de ardilla.
2.
Principios de control en los motores de inducción.
3.
Circuito equivalente de un motor: transformador.
4.
Corrientes en un motor.
5.
Relación corriente – velocidad.
6.
Relación corriente – velocidad. Arranque directo.
7.
Reducción de la tensión de entrada.
8.
Relación Par – Velocidad.
4
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
1. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES DE JAULA DE ARDILLA
» El motor de inducción, asíncrono o de jaula de ardilla,
está formado por dos partes:
» El estátor.
» El rotor (fijado a un eje).
» Sección motor
» Sección motor
5
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
2. PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIÓN
» El rotor se construye con barras cortocircuitadas por
medio de anillos en los extremos, formando la denominada
jaula de ardilla.
» Construcción motor
6
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
2. PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIÓN
Conectándolo a una fuente de alimentación trifásica, en el
estátor se genera un campo magnético giratorio (flujo).
Esto es debido a:
» La disposición física de los devanados del estátor:
3 bobinas separadas 120º físicos.
» La corriente en estos devanados está desfasada
120º eléctricos.
» Líneas de flujo
7
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
2. PRINCIPIOS DE CONTROL EN LOS MOTORES DE INDUCCIÓN
» Las líneas de flujo (flechas) inducen unas corrientes en
las barras del rótor.
» Cuando sobre un conductor por el que circula una
corriente, actúa un campo magnético, la resultante es una
fuerza que origina el par y por tanto la rotación del rotor.
rpm 
120 xf
P  1 . 73 xUI cos( phi )
p
Rm (%) 
Pm  Txw
Pm
s (%) 
nS  nR
x 100
nS
x 100
P
rpm: revoluciones por minuto
p: polos del motor
Pm: potencia mecánica absorbida carga
T: Par
w: velocidad angular
P: Potencia útil eléctrica absorbida
s: Deslizamiento
ns: Velocidad de sincronismo
nr: Velocidad del rotor
Rm: rendimiento del motor
CAMPO
GIRATORIO
» Campo giratorio
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
3. CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN MOTOR: TRANSFORMADOR
» El circuito equivalente de un motor se puede entender
como un transformador.
IM: Corriente de Magnetización.
Corriente “imaginaria” que circula por el
estator. Responsable del flujo del motor.
IR: Corriente de Rotor.
Corriente “real” que circula por el rotor,
generadora de par. Aumenta con la
carga del motor.
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
4. CORRIENTES EN UN MOTOR
» Controlando la tensión aplicada en el estátor
» Con el aumento de la velocidad del motor, el
(E1) se puede controlar la corriente de
magnetización (IM) y por tanto el flujo.
deslizamiento (S) disminuye, y la frecuencia
relativa también. Entonces el cosφR mejora, la
inductancia de pérdidas disminuye, e Ir
disminuye.
IM 
E1
2 · · f ·L S
E 2 .S
Ir 
R
2
r
 ( X 2 ·S )
2
10
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
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INDUCCIÓN ASÍNCRONO
5. RELACIÓN CORRIENTE – VELOCIDAD
» En el momento del arranque el motor se comporta como un transformador con el secundario en
cortocircuito. Ir aumenta porque equivale a una corriente de cortocircuito.
I r  ( 7 - 10 )xI n
» Con el aumento de la velocidad del rotor cosφR mejora y por tanto Ir decrece
11
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
6. RELACIÓN CORRIENTE – VELOCIDAD. ARRANQUE DIRECTO
12
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
7. REDUCCIÓN DE LA TENSIÓN DE ENTRADA
» Se puede demostrar que:
» Si la tensión de entrada (E1) varía, entonces el par (T) varía con el cuadrado de la misma.
T   E 1²
» En el arranque el par, es proporcional a la tensión de entrada.
T arranque   E 1
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
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INDUCCIÓN ASÍNCRONO
8. RELACIÓN PAR – VELOCIDAD
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INDUCCIÓN ASÍNCRONO
8. RELACIÓN PAR – VELOCIDAD
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2
Tipos de Arranques
PROBLEMAS Y OBJETIVOS
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN
ASÍNCRONO
SUMARIO – PARTE 2
1.
Tipos de arranque tradicionales.
2.
Problemas del arranque de un motor.
3.
Conexión arranque directo.
4.
Característica corriente – velocidad. Arranque
directo.
5.
Conexión arranque estrella – triángulo.
6.
Característica corriente – velocidad. Arranque
estrella – triángulo.
7.
Objetivos.
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
1. TIPOS DE ARRANQUE TRADICIONALES
» Existen distintos tipos de arranque para un motor:
» Arranque directo.
» Arranque estrella triángulo.
» Arranque con resistencias estatóricas.
» Básicamente todos ellos presentan ciertos problemas.
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CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
2. PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
» EXCESO DE PAR APLICADO: Aunque el par resistente inicial sea bajo, durante el arranque
directo se producen una serie de oscilaciones bruscas del par a medida que la velocidad aumenta.
Es básicamente un arranque incontrolado.
» Desventajas:
Shocks mecánicos.
Deslizamiento en las correas.
Stress en las trasmisiones.
Sobrepresiones.
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
2. PROBLEMAS EN EL ARRANQUE DE UN MOTOR
» ENORME SOBRECORRIENTE: La corriente típica, en el momento del arranque, es entre 7 y 10
veces la corriente nominal. Esto es debido a que en el arranque el deslizamiento es máximo y el
motor se comporta como un transformador con el secundario en cortocircuito.
» Desventajas:
Caídas bruscas de tensión en líneas de poca capacidad.
Sobredimensionado de contactores.
Cálculo de fusibles adecuados.
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
3. CONEXIÓN ARRANQUE DIRECTO
» FINALIDAD: El motor funciona desde el momento de conexión a sus valores nominales
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
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INDUCCIÓN ASÍNCRONO
4. CARACTERÍSTICA CORRIENTE – VELOCIDAD. ARRANQUE DIRECTO
» RESULTADO: Elevada corriente de arranque. Arranque incontrolado.
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INDUCCIÓN ASÍNCRONO
5. CONEXIÓN ARRANQUE ESTRELLA – TRIÁNGULO
» FINALIDAD: Reducir la intensidad de fase de arranque, aunque sea a costa de reducir el par.
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
5. CONEXIÓN ARRANQUE ESTRELLA – TRIÁNGULO
» MOTOR: Es necesario que el motor tenga los bobinados del estátor accesibles y configurados
para un cableado doble.
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
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INDUCCIÓN ASÍNCRONO
6. CARACTERÍSTICA CORRIENTE – VELOCIDAD. ARRANQUE ESTRELLA – TRIÁNGULO
» RESULTADO: Sobrecorrientes en la reconexión. Pérdida de alimentación. Arranque incontrolado.
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
7. OBJETIVOS
» ARRANQUE MECÁNICO PERFECTO: Vencer el par inicial paulatinamente.
» CONTROLAR EL PAR DEL MOTOR: Para controlar la aceleración del motor.
» CONTROL DEL PARO: Decelerar de forma controlada.
» MANTENIMIENTO: Ahorro en operaciones de mantenimiento de las instalaciones.
» LIMITAR LA CORRIENTE DE ARRANQUE: Para no afectar a la red de suministro.
» SANCIONES: Evitar penalizaciones por puntas de corriente que excedan la potencia contratada.
Se puede conseguir ahorro en las facturas.
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3
Arrancadores estáticos de Power Electronics
PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN
ASÍNCRONO
SUMARIO – PARTE 3
1.
Arrancadores estáticos de Power Electronics.
2.
Principios de los Arrancadores Estáticos.
3.
Método de arranque: Rampa de Tensión.
4.
Método de arranque: Corriente constante.
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
1. ARRANCADORES ESTÁTICOS DE POWER ELECTRÓNICS
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
2. PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTÁTICOS
» El principio de los arrancadores estáticos es el denominado: CONTROL DE FASE.
» Controlando el instante de disparo de los tiristores se controla el valor de la tensión eficaz
aplicada a la carga.
» Con la conexión en antiparalelo de dos tiristores se puede controlar tensiones alternas y controlar
semiciclos positivos y negativos.
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
2. PRINCIPIOS DE LOS ARRANCADORES ESTÁTICOS
» Conexión de tiristores en antiparalelo.
» Tensión eficaz aplicada a la carga.
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
3. MÉTODO DE ARRANQUE: RAMPA DE TENSIÓN
» La rampa de tensión es un método de arranque en el que se aumenta progresivamente la tensión
aplicada al motor:
 No existe desconexión de alimentación.
 El nivel de tensión inicial es ajustable.
 Se puede ajustar el tiempo.
 También se puede controlar la parada del motor.
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
4. MÉTODO DE ARRANQUE: CORRIENTE CONSTANTE
» La corriente se fija a un valor determinado en función de la aplicación, por ejemplo (Ia=3xIn).
 Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor.
 En este punto, el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya.
 Para ello va incrementando la tensión de modo que se pasa de una curva a otra
manteniendo la corriente constante durante el arranque.
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
4. MÉTODO DE ARRANQUE: CORRIENTE CONSTANTE
» La corriente se fija a un valor determinado en función de la aplicación, por ejemplo (Ia=3xIn).
 Al principio la corriente se incrementa hasta alcanzar dicho valor.
 En este punto, el algoritmo de control no deja que la corriente disminuya.
 Para ello va incrementando la tensión de modo que se pasa de una curva a otra
manteniendo la corriente constante durante el arranque.
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4
Arranque de motores
COMPARACIÓN DISTINTAS FORMAS DE
ARRANQUE
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN
ASÍNCRONO
SUMARIO – PARTE 4
1.
Comparación distintas formas de arranque:
Datos.
2.
Comparación distintas formas de arranque:
Ventajas.
3.
Comparación distintas formas de arranque:
Inconvenientes.
4.
Comparación protecciones.
5.
Ventajas adicionales.
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
1. COMPARACIÓN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE: DATOS
37
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
2. COMPARACIÓN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE: VENTAJAS
38
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
3. COMPARACIÓN DISTINTAS FORMAS DE ARRANQUE: DESVENTAJAS
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
4. COMPARACIÓN PROTECCIONES
ARRANCADOR
» FALTA DE FASE:
Se controla si una o varias fases de entrada no
suministran tensión al arrancador para parar.
ESTRELLA – TRIÁNGULO
» FALTA DE FASE:
No se puede controlar. Problemas de
estabilidad y para generar par. El motor se
quema si la protección no está bien diseñada.
» SECUENCIA DE FASES:
Se detecta si la secuencia correcta (R-S-T)
para que el motor gire según las agujas del
reloj, está o no cambiada.
» SECUENCIA DE FASES:
Si está cambiada, el motor gira en sentido
contrario. Peligro para la aplicación. Sucede
después de operaciones de mantenimiento por
error en contactor.
» DESEQUILIBRIO ENTRE FASES:
Se controla si hay un desequilibrio en el
consumo de corriente entre fases mayor al
40%
» DESEQUILIBRIO ENTRE FASES:
No se puede controlar. Si se trabaja con
corrientes asimétricas, se producen
vibraciones y con el tiempo problemas
mecánicos.
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
4. COMPARACIÓN PROTECCIONES
ARRANCADOR
» SOBRECARGA MOTOR:
Se ha detectado un consumo de corriente
excesivo. Durante el arranque puede ser
debido a un problema mecánico. En régimen
nominal, puede ser por problemas de ajustes o
por variaciones en la carga. Existe un aviso
para esta señal que permite ser muy preciso
en el ajuste.
» SUBCARGA MOTOR:
Se ha detectado un consumo de corriente
inferior al ajustado. Está pensado para
proteger la aplicación. (Por ejemplo, bombas
sumergidas).
ESTRELLA – TRIÁNGULO
» SOBRECARGA MOTOR:
No se detecta un consumo de corriente
excesivo. El ajuste es muy impreciso. A medio
largo plazo se acaba dañando.
» SUBCARGA MOTOR:
No se puede detectar.
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
4. COMPARACIÓN PROTECCIONES
ARRANCADOR
» SOBREINTENSIDAD:
La corriente que ha circulado por el arrancador
el 6 veces la intensidad nominal del equipo. El
rotor puede estar bloqueado. Existe
información del momento del fallo: arranque,
régimen nominal o deceleración. Rápida
actuación.
» SOBRETEMPERATURA PTC MOTOR:
Disparo por PTC del motor. Sobretemperatura
del motor.
ESTRELLA – TRIÁNGULO
» SOBREINTENSIDAD:
Existe protección contra sobrecorriente, pero
no existe información del momento en el que
se produce. Reintentos de arranque y
problemas para el motor.
» SOBRETEMPERATURA PTC MOTOR:
Disparo por PTC del motor. Para detectar esto
se necesita un hardware adicional, lo que
incrementa el costo.
42
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
4. COMPARACIÓN PROTECCIONES
ARRANCADOR
» CORRIENTE DE SHEARPIN:
La corriente del motor ha alcanzado el valor
mayor ajustado en régimen nominal. El rotor
puede estar bloqueado mecánicamente o
puede haber un fallo mecánico. Protege la
mecánica delicada.
ESTRELLA – TRIÁNGULO
» CORRIENTE DE SHEARPIN:
No existe.
» ALTA TENSIÓN DE ENTRADA:
Voltaje de red elevado. Verificar las tensiones
de línea y los parámetros.
» ALTA TENSIÓN DE ENTRADA:
Si la tensión de red es elevada, puede trabajar,
pero si la situación permanece, habrá una
pérdida de aislamiento.
» BAJA TENSIÓN DE ENTRADA:
Voltaje de red bajo. Verificar las tensiones de
línea y los parámetros. Ofrece un servicio al
entrono de protección adicional: protección de
armarios de mando.
» BAJA TENSIÓN DE ENTRADA:
Voltaje de red bajo. La corriente se incrementa.
Si las protecciones no están bien diseñadas el
motor se puede quemar.
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
5. VENTAJAS ADICIONALES
» TARJETA DE CONTROL ÚNICA PARA TODAS
LAS POTENCIAS:
• Se reduce el stock de repuestos y se simplifica la
revisión del equipo.
» ANALIZADOR DE RED INCORPORADO:
• Voltios, amperios, coseno de phi, frecuencia,
potencia activa, reactiva y energía eléctrica.
» CONTROL DINÁMICO DE PAR:
• Garantiza una alimentación justa de tensión durante
toda la rampa de aceleración consiguiendo
suministrar exactamente el par que demanda la
carga y optimizando la corriente de arranque.
» FIABILIDAD:
• Tarjeta de control con imprimación específica para
soportar ambientes adversos (gases, humedad, etc).
• Etapa de potencia compuesta por tiristores que
soportan tensiones nominales de 500Vac
» Tarjeta de control única
44
5
Análisis práctico
CASO REAL
45
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN
ASÍNCRONO
SUMARIO – PARTE 5
1.
Análisis con par resistente del 15%.
2.
Análisis con par resistente del 25%.
3.
Análisis con par resistente del 35%.
4.
Resumen del análisis comparativo.
5.
Tensión en una bobina del motor.
6.
Instalaciones recomendadas.
7.
Recomendaciones
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Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
1. ANÁLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 15%
» DATOS:
Par resistente = 15% del Par nominal.
» ESTRELLA-TRIÁNGULO:
 Tiempo de conmutación: 3seg.
 Velocidad: Aumenta progresivamente hasta
el 60% y en la conmutación cambia
bruscamente.
 Corriente: aumento brusco de 1.3 a 4 veces
la In.
» ARRANCADOR:
 Tiempo limitación corriente : 1seg.
 Velocidad: Aumenta progresivamente hasta
el 100% sin cambiar bruscamente.
 Corriente: Controlada por la limitación de 3
veces la In. Aproximadamente en 2 seg. llega
el final del arranque.
» Medida de señales
47
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
2. ANÁLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 25%
» DATOS:
Par resistente = 25% del Par nominal.
» ESTRELLA-TRIÁNGULO:
 Tiempo de conmutación: 3seg.
 Velocidad: Aumenta progresivamente hasta
el 20% y en la conmutación cambia
bruscamente.
 Corriente: aumento brusco de 1.6 a 5 veces
la In.
» ARRANCADOR:
 Tiempo limitación corriente : 1seg.
 Velocidad: Aumenta progresivamente hasta
el 100% sin cambiar bruscamente.
 Corriente: Controlada por la limitación de 3
veces la In. Aproximadamente en 2,5 seg.
llega el final del arranque.
» Medida de señales
48
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
3. ANÁLISIS CON PAR RESISTENTE DEL 35%
» DATOS:
Par resistente = 35% del Par nominal.
» ESTRELLA-TRIÁNGULO:
 Tiempo de conmutación: 3seg.
 Velocidad: Se mantiene casi constante en
un 16% y en la conmutación cambia
bruscamente.
 Corriente: aumento brusco de 1.5 a casi 5
veces la In.
» ARRANCADOR:
 Tiempo limitación corriente : 1seg.
 Velocidad: Aumenta progresivamente hasta
el 100% sin cambiar bruscamente.
 Corriente: Controlada por la limitación de 3
veces la In. Aproximadamente en 3 seg. llega
el final del arranque.
» Medida de señales
49
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
4. RESUMEN DEL ANÁLISIS COMPARATIVO
» Medida de señales
50
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
5. TENSIÓN EN UNA BOBINA DEL MOTOR
» OBJETIVOS:
Ver tensiones en el momento del cambio de
estrella a triángulo.
» RESULTADO:
 Momento de conmutación: Transitorio de
1700V pico a pico.
 40ms después: Transitorio de 1400V pico a
pico.
» CONCLUSIÓN:
 Primer transitorio debido a rebotes
mecánicos del contactor.
 Segundo transitorio debido a que la tensión
del motor está en contra fase con la de la red.
» Medida de señales
51
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
6. INSTALACIONES RECOMENDADAS
» CONTROL:
52
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
6. INSTALACIONES RECOMENDADAS
» POTENCIA:
» Configuración recomendada:
» Configuración contactor de línea:
» Conexión bypass:
» Conexión reactiva:
53
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
7. RECOMENDACIONES
» CONSERVACIÓN:
» Mantener limpio el canal de ventilación.
» Realizar cada 6 meses / 1 año dependiendo de la instalación, reapriete en cables de
potencia y control.
» ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIÓN:
» Sencillez de equipo, una sola tarjeta electrónica y circuito de potencia.
» Robustez, electrónica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de
potencia que soporte el mayor voltaje posible.
» Algoritmos de control y prestaciones (protecciones, analizador de red, optimización
corriente de arranque, eliminar golpe de ariete en parada, puerto de comunicación, …)
» Temperatura máxima de funcionamiento, cuanto más alta mejor.
» Servicio postventa y atención al cliente.
54
6
VARIADORES DE VELOCIDAD
55
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN
ASÍNCRONO
SUMARIO – PARTE 6
1.
Estructura de un variador
2.
Arquitectura ideal de un variador
3.
Filtros de RFI
4.
Filtros dV/dt
5.
Par variable y par constante
6.
Instalaciones recomendadas
7.
Recomendaciones
56
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
1. ESTRUCTURA DE UN VARIADOR
¿QUÉ PRODUCE LAS RADIOFRECUENCIAS EN UN VARIADOR?
IM 
E1
2· ·f ·L S
IM= Corriente magnetizante, genera campo magnético
E1 = Tensión de Alimentación
f = Frecuencia de Alimentación
LS = Inductancia bobinas del Estátor
57
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
2. ARQUITECTURA IDEAL DE UN VARIADOR
USO DE BOBINAS DE ENTRADA PARA LA REDUCCIÓN DE ARMÓNICOS
» Electrónica de Potencia para serie SD700: 90A – 170A.
58
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
3. FILTROS DE RFI
FOCOS DE EMISIÓN DE RFI EN UN VARIADOR
» Las RFI pueden ser
RADIADAS o
CONDUCIDAS.
» La conducción se
puede realizar a través
de los CABLES del
MOTOR , a través de
los CABLES de
alimentación y por la
tierra
59
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
4. FILTROS dV/dt
LONGITUD DE CABLES
» 40 metros de cable apantallado.
Vcc = Ve · 1,41
= 380 · 1,41 = 534
= 500 · 1,41 = 720
= 690 · 1,41 = 972,9
» 150 metros de cable apantallado.
60
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
5. PAR VARIABLE Y PAR CONSTANTE
POTENCIA A
PAR
CONSTANTE
POTENCIA
A PAR
VARIABLE
P.V.P
MODELO A
11
15
100
MODELO B
15
18,5
115
Carga potencia constante  El par demandado por
la carga aumenta a medida que la velocidad disminuye.
Potencia constante (molinos, tornos)
Carga a par constante  Par constante a cualquier
velocidad (cintas transportadoras, grúas, prensas de
imprenta … etc)
Carga a par variable  El par demandado a baja
velocidad es muy bajo y aumenta cuadráticamente en
función de la velocidad.
Pico de par disponible
Área de
funcionamiento Área de
funcionamiento
intermitente
continuo
Par resistente
requerido
PAR
PAR
Pico de par
disponible
Área de funcionamiento
continuo
Área de
funcionamiento
intermitente
Par continuo
Par continuo
Velocidad
61
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
6. INSTALACIONES RECOMENDADAS
» CONTROL:
62
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
6. INSTALACIONES RECOMENDADAS
» POTENCIA:
» Configuración recomendada:
» Según REBT, la protección magnetotérmica y los conductores se sobredimensionarán en un 25%
superior a la nominal por ser carga receptora motor.
» La protección diferencial será específica para trabajar con variador, discriminando las corrientes
portadoras de alta frecuencia que circulan por tierra.
63
Arrancadores y Variadores de Frecuencia
CONTROL DE MOTOR C.A. TRIFÁSICO DE
INDUCCIÓN ASÍNCRONO
7. RECOMENDACIONES
» CONSERVACIÓN:
» Mantener limpio el canal de ventilación.
» Realizar cada 6 meses / 1 año dependiendo de la instalación, reapriete en cables de
potencia y control.
» ESPECIFICACIONES PARA LA SELECCIÓN:
» Sencillez y accesibilidad, única tarjeta de control para toda la gama de potencias.
» Robustez, electrónica con barniz selectivo para soportar ambientes agresivos y etapa de
potencia que soporte el mayor voltaje posible.
» Algoritmos de control y prestaciones (protecciones, analizador de red, optimización
corriente de arranque, puerto de comunicación, puerto fibra óptica, puerto USB, display
gráfico con posibilidad de conexión GSM remota …)
» Temperatura máxima de funcionamiento, cuanto más alta mejor.
» Servicio postventa y atención al cliente.
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Gracias por su atención
Presentación
ARRANCADORES Y VARIADORES DE FRECUENCIA.
Control de Motor C.A. Trifásico de Inducción Asíncrono
Realización
Pilar Navarro
Organización
Departamento de Técnico
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