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Control Resistivo Secundario (SRC) paraMotores de Inducción de Rotor Bobinado

APLICACIONES Y DISEÑO

Presented by:Nicole Neuman, P.Eng.

Synergy Engineering Ltd.

TIPOS DE SOLUCIONES (accionamientos)

SCIM: Motor de inducción de jaula de ardillaVDFPartidor suaveDispositivos mecánicos (embragues, acopleshidráulicos,neumáticos,etc)Partida Directa o delta-estrella

WRIM: Motor de Inducción de rotor bobinadoReóstatos electrolíticos conectados al rotorSRC, controlador de resistencias secundariasOtros controladores con resistencias o inductancias

Rangos de potencia para aplicacióndel SRC

Desde 300 HP (225 kW) en adelante.

Alimentación primaria 2.3KV a 13.8 kV o más“El voltaje requerido en el estator no afecta el precio de

SRC.”

En aplicaciones de grandes potencias (sobre 1000 Kw) el costo comparativo respecto a un VDF es menor.

Control de ResistenciasSecundarias (SRC)

Puede ser usado solamente con WRIM

Se conecta al ROTOR del motor

Ideal en aplicaciones con PARTIDAS SEVERASPuede usarse incluso para CONTROLAR VELOCIDADPermite bajo nivel de corrientes durante la partida

El torque máximo está disponible incluso aVELOCIDAD 0

SRC v/s VDF v/s Partidor Suave

Partida: Partidor Suave se obtiene torque “T” con corriente “I”VDF se obtiene torque “T” con corriente “1/2 x I”SRC se obtiene torque “T” con corriente “1/4 x I”

Menos corriente Menor calentamiento del motor Mas partidas consecutivas & Menos stress en el motor

Control:VDF y Partidor Suave generan armónicos en la redSRC cambia la resistencia del rotor, cambiando la caracteristica de torque SIN ARMONICOS

SRC v/s Reostatos electroliticosReóstatos electrolíticos:

A-. Coefieciente de temperatura negativo del electrolito:Este coeficiente negativo implica que las propiedasesdieléctricas del electrolito se ven afectadasenormemente durante partidas consecutivas dandocomo resultado:

Características de partida diferentescada vez(torque, aceleración,etc.)Torques de partida diferentes cadavezDisponibilidad baja de sistemas en caso de partidas frecuentes o sistemas de correas coordinadas.Requiere sistemas de enfriamientopara usos frecuentes

ELECTROLYTE RESISTIVE COEF. VS TEMPERATURE

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 5 10 15 20 25

OHM

C° OHM

TREND

SRC:A-. Coeficiente de temperatura positivo :

Al ser positivo y de baja pendiente la variación de la resistividad es mínima respecto a las variaciones de temperatura de los elementos resistivos manteniendolas características de partida casi constantes (20-400 C°aprox 6% Ohm.)

Características de partidasconstantes en el tiempo(aceleración, tiempo, torque)Partidas consecutivas (5-6 por hora)Disponibilidad alta

ELECTROLYTE RESISTIVE COEF. VS TIME

-5

-

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25

OHM

MIN

. OHM

TREND

SRC v/s Reóstatos electrolíticosReóstatos electrolíticos:

Menor costo de capital que el SRC Mantenimiento constante con altos costos

Mantenimiento del líquidoelectrolítico(niveles y concentración)ElectrodosBombas y sistema de enfriamientoSensores de temperatura y mecánicosEmpaquetaduras, etc.

Saltos de Corriente & Torque al final de la partida (daño en contactores y motores)

SRC:Confiable con casi nulo mantenimientoPartida completamente suaveAjuste de cargaBajos costos de mantenimiento

Beneficios del SRC (Secondary Resistive Controller)

Solución costo-efectivo en el tiempoAltísima confiabilidadVida tecnológica y útil sobre 20 añosRobusto, no es sensible a la temperatura y polvoambienteSin contaminación armónica de redes asociadasComponentes simples, de fácil y casi nulo mantenimientoMantención por personal técnico del clienteAlta EficienciaAjuste para equilibrio de cargas SIMPLE (múltiples Motores)

Que es el SRC?

Componentes del SRC:Resistencias de acero inoxidable

Diseñadas para cada aplicación y cada motorEl diseño específico posibilita su alta vida útilRobustas

Contactores al VacíoEspecificados por su rapidez de conexión

PLC (cualquier tipo)Programados por SYNERGY para cada aplicación

Aplicaciones

WRIM + SRC

Aplicaciones en media tensión:Chancadores, Correas, Molinos, Bombas, Ventiladores, Compresores, etc.

“El costo del SRC es independiente del nivel de tensión de la alimentación del motor”

Curvas de un WRIM (Sin Resistencias)Torque and Current vs. Slip

0

1

2

3

4

5

6

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Slip

Torq

ue, C

urre

nt (x

100%

Ful

l Loa

d To

rque

)

% flt

stator % f la

rotor % f la

SRC con WRIM

Cambios en el valor de la resistencia del rotor:

Cambio en la característica de torque – Sinarmónicos:Variando la resistencia:

Cualquier torque a cualquier velocidadBajo torque a cualquier velocidad (Partida Suave)Alto torque a cualquier velocidadTorque máximo a cualquier velocidad

Ejemplo de cambio de ResistenciaTorque y Corriente vs. Deslizamiento

0

1

2

3

4

5

6

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Deslizamiento

Torq

ue, C

urre

nt (x

100%

Ful

l Loa

d To

rque

)

% flt

stator % fla

rotor % fla

“Antiguos” métodos con resistencias

Valores fijos de pasos de resistencia(Resistencias sin valores Binarios)

Las resistencias son cortocircuitadas unaa la vezControl limitado de torque y aceleraciónNúmero de resistencias = Número de pasos disponibles para la aceleraciónAlta ConfiabilidadRequiere mínimo mantenimiento

“Estos sistemas se mantienenfuncionando durante Decadas”

“Antiguos” métodos con resistencias

SRC variación de ResistenciaNueva Tecnología

Valores de resistencias son definidos de forma Binaria:

N Resistencias resultan 2N posibles pasos(Caracteristicas de Torque)

4 Resistencias 16 pasos8 Resistencias 256 pasos

Aceleración Suave

Control preciso

Sin componentes electrónicos

Confiable,característicasconstantes(repetibilidad), y costo-efectivo

Ejemplo: Pasos con 3 Resistencias

Ejemplos de Diseño

Aplicación (características requeridas)Chancador

-Partidas Frecuentes-Alto torque de partida-Tiempo de aceleración Corto-Corriente de Partida limitada

Correa -Torque de partida “suave”- Aceleración suave

“Para sistemas de alta inercia se requiere alto tiempo de aceleración”

Contactores & Resistencias:

A mayor Resistencia (Ohms) Menor Torque en la partida

Mientras más contactores Máspasos Aceleración suave

Sistema con 8 Contactores y un 39% de Torque inicial

Sistema de 4 Contactores con 156% de Torque inicial

Diseño del SRC (¿que se requiere?)

Cuanta Resistencia total?La máxima resistencia (Ohms) de diseño del SRC define el Torque inicial del sistema

Cuantos Contactores?# Contactores Suavidad de la aceleración

Datos necesarios para el diseño:Tensión del rotor V2Corriente del rotor I2Información de la aplicacion

Ejemplos:Chancador: 120% de torque mínimo; 5 Contactores; 15s de tiempo de aceleración; Alto torque de partidaCorrea transportadora: 60% de torque minimo; 7 Contactores; 90s de tiempo de aceleración; Partida suave

Ejemplo de SRC aplicado a Chancador

Ejemplo de SRC aplicado a Correa Transportadora

Sistemas con varios Motores: (Balance de cargas)

Causas por lo cual los motores pueden requerir balanceo:-Diferentes características de cada uno-Diferencias en los parámetros del controlador- Diferencias mecánicas del sistema (poleas desgastadas,

acoples mecánicos desbalanceados, etc.)

Solución: Usar una resistencia de uso continuo (Rp)Rp puede ser ajustada en el motor para igualar las cargasNo requiere especialistasSe ajusta durante la puesta en marchaProcedimiento bastante simple

SRC, durante la aceleración:

Baja corrienteBajo torque en la partida

Tiempo de aceleración largo Bajo torque aplicado

Mínimos cambios de torque entre pasosSi fuese necesario se dispone a alto Torque

Diseño considerando tiempo entre pasos:

Diseño errado (tiempos muy cortos entrepasos):

Secuenciamiento de partidas y aceleraciónpara sistemas de varios motores

Para sistemas con varios motores:Orden: Primero un motor y luego los siguientes.

Beneficios:Ideal para aplicaciones en correas que necesitan pre-tensión paraprevenir el deslizamiento de la correa en las poleas

Torque mínimo aplicado a todo el sistemaPartida suave

Mínimos cambios en el torque Aceleración suave y gradual

Incremento del número de pasosEjemplo: 2 motores, 24 pasos c/u 48 pasos totales

Aceleración suave y gradual

Ejemplo de secuenciamiento de motores en correa

CV-103 Acceleration Scheme - 3 Motors

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Time (seconds)

Torq

ue (x

100%

Ful

l Loa

d To

rque

)

M1 trq

M2 trq

M3 trq

System Trq

% Speed

Tiempos fijos de aceleración

Efectos de la carga sobre el torque y la aceleración

EL WRIM puede entregar torque máximo del motor (300-400%) :

Incrementos en la carga el motor entrega mayor TorqueEl SRC no “tripea” como los VFD en caso de sobrecarga. (Actuán relees de protección del motor)Menor carga el motor entrega menos torque

Para aplicaciones en Correas transportadoradescendentes:

WRIM se transforma en GeneradorNo se requiere sincronización eléctrica con la red Sin armónicosMás eficienteLa potencia es devuelta a la redPermite el frenado por corriente continua

1250Hp , Bomba con control de velocidad

Correa con controlador múltiple y Jogging

Correa con controlador múltiple

Instalación en cabecera de Correa

Chancador

Instalación subterránea

Resumen de aplicaciones

Partidas, controles de velocidad y balanceo de cargas en:

Correas TransportadorasChancadoresMolinosBombasVentiladoresCompresores

Ventajas del SRC

solución Costo-efectivo (proyecto+operación)Altísima ConfiabilidadVida tecnológica y útil sobre 20 añosRobusto, no es sensible a la temperatura y polvoNo genera contaminación armónica en redesasociadasComponentes simples – de fácil y casi nulomantenimiento por personal técnicoAlta EficienciaAjuste de carga SIMPLE

Control por Resistencias Secundarias paraMotores de Inducción de Rotor Bobinado

APLICACIONES Y DISEÑO

Presented by:Nicole Neuman, P.Eng.

Synergy Engineering Ltd.