Informe_VDF_Luis_Alvarez.pdf

7/26/2019 Informe_VDF_Luis_Alvarez.pdf

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Ingeniera

Electrnica


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Contenido............................................................................................................................... 1

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5.2 Motor Utilizado ............................................................................................................................... 5

5.3 Conexin Motor y VDF .................................................................................................................... 6

5.4 Clculos Motor ................................................................................................................................ 6

5.4.1 Velocidad Motor ...................................................................................................................... 6

5.4.2 Velocidad de frenado Motor ................................................................................................... 7

5.4.3 Velocidad de frenado Motor ................................................................................................... 7

5.4.4 Torque a pena carga Motor ..................................................................................................... 7

5.4.5 Caballos de fuerza Motor ........................................................................................................ 7

5.5 Anlisis por etapas........................................................................................................................... 8

5.6 Formas de ondas y puntos de medicin........................................................................................ 11

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Comprender el principio de funcionamiento de un variador de frecuencia.

Identificar etapas que componen un Variador de frecuencia.

Identificar sus principales aplicaciones. Recordar conceptos de conexionado de un motor Jaula de ardilla.

Entrenar habilidades prcticas de conexionado y mediciones mediante instrumentacin de

laboratorio.

Reforzar habilidades de investigacin y redaccin de informe.


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Estas son algunas de las aplicaciones ms comunes en donde podemos encontrar un VDF

Bombas centrfugas

Ventiladores

Correas Transportadoras

Compresores

Etc.

En definitiva podemos aplicar esta solucin en cualquier proyecto en donde debamos regular la velocidad

de un motor jaula de ardilla.


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Alguna de las funciones que podemos encontrar en este entrenador son:

Representacin mediante diagrama de bloques de los sistemas de control.

Control de la velocidad en los dos sentidos de giro.

Operacin en cuatro cuadrantes.

Operacin a par y potencia constante.

Regulacin de intensidad y de velocidad, tipos de realimentacin y correctores.

Regulacin de velocidad, correctores P y PI.

Regulacin del par y de la velocidad. Lazos de realimentacin y correctores.

Regulacin del par: deteccin de la posicin del rotor y generacin de consignas.

Frenado disipativo: circuito crowbar.

Sintona analtica de correctores segn criterio del ptimo simtrico.

Tcnicas de ajuste y puesta a punto.

Variacin de la velocidad del motor asncrono. Ley tensin-frecuencia.

Diagnstico y reparacin de averas

Mdulo entrenamiento RMCA 900

Osciloscopio digital

Fuente de poder Variable

Cables de alimentacin

Cables de control tipo banana

Motor AC Trifsico Jaula de Ardilla

5.2 Motor Utilizado

Para la prctica de laboratorio es utilizado un motor trifsico de corriente alterna tipo Jaula de Ardilla con

las siguientes caractersticas de placa:


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Tipo: 4AC-90A

Tensin de trabajo 220V/380V

Corriente: 4,8A/2,8A

Frecuencia 50Hz

Potencia 1,35 CV Equivalente a 1,33HP 1KW Velocidad nominal: 1420 RPM

5.3 Conexin Motor y VDF

El variador de frecuencia utilizado, cuenta con una alimentacin nica monofsica de 220V 50Hz, y el motor

utilizado es de tipo trifsico. Para realizar esta conexin, debemos considerar cul de las 2 conexiones

tpicas de un motor debemos utilizar. Estrella o tringulo.

En los datos de placa observamos 2 valores de tensiones y dos de corriente nominales. Como regla general

podemos decir que para tensiones menores el tipo de conexin ser en tringulo, y para tensiones mayores

ser de estrella. En nuestro caso particular, se utiliza una fuente de alimentacin de 220V monofsica por

lo que escogemos la conexin tringulo.

La relacin entre los datos de corriente y voltaje mencionado en la placa del motor es 3, y lo podemoscomprobar:

Datos de Placa

1.- 220V-> 4,8A

2- 380V->2,8A

220 3 = 381,05~380

4,83

= 2,77~2,8

1.- La tensin mayor y la corriente menor corresponden a la conexin estrella.

2.-La tensin menor y la corriente mayor corresponden a la conexin tringulo (La utilizada)

A continuacin se muestra como referencia diagrama de conexin estrella y tringulo.

5.4 Clculos Motor

Un motor de induccin de jaula de ardilla es un motor de velocidad constante. Se debe operar a la velocidad

especificada en la placa o se quemar.

5.4.1

Velocidad Motor

Para calcular la velocidad de un motor de induccin:

Srpm = (120 x F) /P

Srpm = revoluciones por minuto.

120 = constante

F = frecuencia de suministro de energa (en ciclos / seg)


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P = nmero de polos del bobinado del motor

5.4.2 Velocidad de frenado Motor

Para calcular el par de frenado de un motor:

T = (5252 x HP) / RPM

T = par a plena carga del motor (en libras-pie)

5252 = constante (33.000 dividido por 3,14 x 2 = 5252)

HP = caballos de fuerza del motor

RPM = velocidad del motor de eje

5.4.3 Velocidad de frenado Motor

T = F x D

T = par (en libras-pie)

F = fuerza (en libras pulgada)

D = distancia (en pies)

5.4.4 Torque a pena carga Motor

T = (HP x 5252 ) / RPM

T = par (en libras-pie)

HP = caballo de fuerza

5252 = constante

RPM = revoluciones por minuto

5.4.5 Caballos de fuerza Motor

Para calcular la potencia de un motor cuando la eficiencia de corriente, voltaje y son conocidos:

HP = (V x I x Eff) / 746

HP = caballo de fuerza

V = voltaje

I = corriente (amperios)

Eff = Eficiencia


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5.5 Anlisis por etapas

En el bloque 1 encontramos el valor de consigna que ser nuestro valor deseado de referencia para el

control, podramos hacer la analoga con el Set Point en dentro de un proceso. Este valor puede ser

analgico o digital. Este valor puede variar de 0V a 10V.

Con el valor de 0V obtendremos el mnimo de velocidad configurado y con los 10V tendremos el valor de

velocidad mximo del motor, considerando sin considerar la carga.


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En el Bloque 2, podemos verificar la rampa de aceleracin y desaceleracin del motor, que el tiempo que

tomar el motor en partir de romper la inercia de velocidad cero hasta el valor mximo configurado

(aceleracin) y el tiempo en pasar de su velocidad actual a cero RPM (desaceleracin).

En el bloque 3, podemos verificar los valores de frecuencia mnima y voltaje mnimo a los que trabajara el

variador, observado con esto el cumplimiento de la ley V/F. Con esta relacin obtenemos un valor escalar

que tendr que mantenerse fijo con el fin de establecer una relacin de potencia poco alterable en base ala variacin de velocidad, producto de la variacin de frecuencia y voltaje aplicado.

Ej.

=

6,22 ( )

Tambin debemos tener en cuenta que la velocidad del motor vara segn la siguiente relacin

=

para e caso de motores sincrnicos

En donde Ns es la velocidad sincrnica, f es a frecuencia aplicada y p el nmero de polos.

= ()

para el caso de motores de induccin

En donde ns es la velocidad mecnica, f la ffrecuencia de alimentacin s el desplazamiento, p nmero de

polos.

El Bloque 4, consta de un generador de ondas, el cual podemos seleccionar entre onda sinusoidal y

trapezoidal. De esta etapa se derivan los pulsos primarios de control trifsico.

El bloque 5 es un generador de onda triangular, el cual es constante en el tiempo, no modificable y permite

tener una referencia de pulsos triangulares al sistema de control.

El bloque 6 es un modulador por anchos de pulsos, el cual permitir modificar el ancho de los pulsos que

en definitiva cambiar la frecuencia de disparo de los IGBT para la regulacin de velocidad.

El Bloque 7 es el driver de potencia con salidas IGBT para el control de pulsos.


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El bloque 8 es la entrada de alimentacin de la red elctrica, para nuestro caso, 220V a 50Hz

El bloque 9 es un circuito rectificador de onda completa conformado por cuatro diodos rectificadores.

El bloque 10 es un condenador que acta como filtro para mejorar la rectificacin, disminuyendo el rizado

proveniente de la sal alterna, y adems como banco de energa, para suministrar una fuente constante.

El bloque 12 es un inversor de tensin. Tiene por objetivo tomar la tensin continua que fue rectificada en

la etapa 9, 10 y 11, y convertir en una seal alterna pulsante, de amplitud y frecuencia variable.

El bloque 13 tiene puntos de medicin en los que podemos visualizar las formas de onda en las 3 fases.

Por ltimo el bloque 14 es la representacin de conexin al motor trifsico.


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5.6 Formas de ondas y puntos de medicin

En las siguientes figuras se muestran las formas de ondas medidas por un osciloscopio digital.


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Durante el desarrollo de este informe de verificado el principio de funcionamiento de un variador de

frecuencia comn, y se han analizado las etapas que lo componen, comprendiendo de esta forma como

opera y entendiendo las consideraciones y limitaciones que se deben tener en cuenta en su eleccin.

Tambin se ha realizado un pequeo anlisis al motor de induccin jaula de ardilla, sus tipos de conexiones

y se recordado la importancia de la eleccin de la mquina segn su aplicacin.

Se ha reforzado el hbito de investigacin, redaccin y sintonizacin al momento de confeccionar este

informe.

En definitiva se han cumplido los objetivos planteados en el inicio.

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