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Republica Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior
I.U.T Antonio José de Sucre
Maracaibo, Estado Zulia
Electrónica industrial
Realizado por:
Alberto Hernández
CI. V-23 741 346
12 de Diciembre de 2014
Controles de corriente alterna
y corriente alterna trifásicos
La gran mayoría de máquinas utilizadas de manera
más común en las industrias de nuestro país: molinos,
chancadoras, zarandas, sistemas de bombeo, ventilación, etc. ,
están accionadas por motores de corriente alterna. Por lo general
no se requiere control de velocidad en dichas máquinas, o en
todo caso, se asocia el “control de velocidad” con los clásicos
sistemas de reducción de velocidad (sistemas de engranajes,
transmisiones por correas o cadenas, etc.), sin embargo un
verdadero sistema de control puede facilitar la operación de esas
máquinas e incrementar su productividad.
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 una caso especial de un variador de velocidad. Los
variadores de frec. son también conocidos como drivers de
frecuencia ajustable (AFD), drivers de CA, microdrivers o
inversores. Dado que el voltaje es variado a la vez que la
frecuencia, a veces son llamados drivers VVVF (variador de
voltaje 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) esta determinada por la
frecuencia de CA suministrada y el número de polos en el estator, de acuerdo con la
relación:
Donde RPM = 120 x f / p
RPM = Revoluciones por minuto
f = frecuencia de suministro AC (hertz)
p = Número de polos (adimensional)
Las cantidades de polos mas frecuentemente utilizadas en motores
síncronos o en Motor asíncrono son 2, 4, 6 y 8 polos que, siguiendo la ecuación
citada resultarían en 3000 RPM, 1500 RPM, 1000 RPM y 750 RPM respectivamente
para motores sincrónicos únicamente, funcionando en 50Hz y en CA.
Principio de funcionamiento
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
RPMs 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 girar en los momentos en los
que alcanzase al campo magnético) .
El gran problema de éstos dispositivos radica en su costo, que lo
hace impráctico para muchísimas aplicaciones.
¿Como controlar la corriente de un
motor en ac utilizando los dispositivos
semiconductores y diseño del
circuito?
Esta es, en mi concepto, la forma más económica de controlar la velocidad de un motor de
corriente alterna. Es en realidad un circuito regulador.
Si se desea controlar la velocidad de un taladro o un ventilador (motores de corriente alterna), este es
el circuito que busca.
Muchos de estos circuitos reguladores de potencia tienen un punto de encendido y
apagado que no coincide (a este fenómeno se le llama histéresis), y es común en los TRIACS.
Para corregir este defecto se ha incluido en el circuito los resistores R1, R2 y C1.
El conjunto resistor R3 y capacitor C3 se utiliza para filtrar picos transitorios de alto voltaje
que pudieran aparecer.
El conjunto de elementos P (potenciómetro) y C2 son los mínimos necesarios para que el
triac sea disparado.
El triac controla el paso de la corriente alterna a la carga conmutando entre los estados de
conducción (pasa corriente) y corte (no pasa corriente) durante los semiciclos negativos y positivos de
la señal de alimentación (110/220 VAC), la señal de corriente alterna.
¿Como controlar la corriente de un
motor en ac utilizando los dispositivos
semiconductores y diseño del
circuito?
¿Como controlar la corriente de un
motor en ac utilizando los dispositivos
semiconductores y diseño del
circuito?
El triac se disipará cuando el voltaje entre el capacitor y el
potenciómetro (conectado a la compuerta del TRIAC) sea el adecuado.
Hay que aclarar que el capacitor en un circuito de corriente alterna (como
éste) tiene su voltaje atrasado con respecto a la señal original.
Cambiando el valor del potenciómetro, se modifica la razón de
carga del capacitor, el atraso que tiene y por ende el desfase con la señal
alterna original.
Esto permite que se pueda tener control sobre la cantidad de
corriente que pasa a la carga y así la potencia que en ésta, se va a
consumir.
Lista de componentes:Resistores: 2 de 47 KΩ, (kilohmios), 1 de 100Ω, (ohmios), 1
potenciómetro d 100KΩ (1KΩ = 1 Kilohmio)Capacitores: 3
de 0.1 uF, (uF = microfaradios)Otros:1 TRIAC (depende de la
carga, uno de 2 amperios para aplicaciones comunes como
este dimmer), 1 enchufe para la carga: de uso general,
(110/220 Voltios)
¿Como controlar la corriente de un
motor en ac utilizando los dispositivos
semiconductores y diseño del
circuito?
¿Como controlar la corriente de un
motor en ac utilizando los dispositivos
semiconductores y diseño del
circuito?
Vamos a ver otro ejemplo interesante de estos circuitos de control
basados en TRIACS y SCRS, llamados DIMMERS:
Se trata de alimentar un motor de 3 HP con una alimentación en el
campo de 35 VCD y alimentación de la armadura de 0 hasta 35 VCD.
Con este voltaje controlamos la velocidad del motor y por lógica la transmisión
(desplazamiento de un brazo que mueve el motor)
Los puntos de control C (común), E (izquierdo), D (derecho), hacen un
control reversible controlados por una señal de una fotocelda centradora.
Los SCR conectados como se ve en el diagrama cambian la polaridad
que llega a la armadura por los platinos de RL1 , RL2
¿Como controlar la corriente de un
motor en ac utilizando los dispositivos
semiconductores y diseño del
circuito?
Elementos:- 1 Triac, 1 Diac, 2 SCR de 15 Amperes- f1 , f2 ( 2 fusibles) de 10
Amperes- 2 diodos rectificadores de 3 Amperes- RL1 , RL2, 2
relevadores de 24 VCD 8 pines- 1 potenciómetro de 100k-
resistencias 22k, 20k, 100 ohm de 1 watt- 2 resistencias de 4.7K
de 5 watt- 2 capacitores de 0.22 y 0.47 microfaradios.
¿Como controlar la corriente de un
motor en ac utilizando los dispositivos
semiconductores y diseño del
circuito?
Partes fundamentales de un
motor eléctrico de corriente
alterna
Dentro de las características fundamentales de
los motores eléctricos, éstos se hallan formados por varios
elementos, sin embargo, las partes principales son: el
estator, la carcasa, la base, el rotor, la caja de conexiones,
las tapas y los cojinetes. No obstante, un motor puede
funcionar solo con el estator y el rotor.
Partes fundamentales de un
motor eléctrico de corriente
alterna
Partes fundamentales de un
motor eléctrico de corriente
alterna
Estator:
El estator es el elemento que opera como base,
permitiendo que desde ese punto se lleve a cabo la rotación
del motor. El estator no se mueve mecánicamente, pero si
magnéticamente. Existen dos tipos de estatores
a) Estator de polos salientes.
b) Estator ranurado.
Partes fundamentales de un
motor eléctrico de corriente
alterna
Partes fundamentales de un
motor eléctrico de corriente
alterna
El estator está constituido principalmente de un
conjunto de láminas de acero al silicio (y se les llama
"paquete"), que tienen la habilidad de permitir que pase a
través de ellas el flujo magnético con facilidad; la parte
metálica del estator y los devanados proveen los polos
magnéticos.
Los polos de un motor siempre son pares (pueden
ser 2, 4, 6, 8, 10, etc.,), por ello el mínimo de polos que puede
tener un motor para funcionar es dos (un norte y un sur)
Partes fundamentales de un
motor eléctrico de corriente
alterna
Rotor:
El rotor es el elemento de transferencia mecánica,
ya que de él depende la conversión de energía eléctrica a
mecánica. Los rotores, son un conjunto de láminas de acero
al silicio que forman un paquete, y pueden ser básicamente
de tres tipos:
a) Rotor ranurado
b) Rotor de polos salientes
c) Rotor jaula de ardilla
Partes fundamentales de un
motor eléctrico de corriente
alterna
Controles de corriente alterna
trifásicos
Motores de rotor de polos lisos o polos no
salientes: Se utilizan en rotores de dos y cuatro polos. Estos
tipos de rotores están construidos al mismo nivel de la superficie
del rotor (Fig.1.5). Los motores de rotor liso trabajan a elevadas
velocidades.
Controles de corriente alterna
trifásicos
Controles de corriente alterna
trifásicos
Motores de polos salientes: Los motores de polos salientes
trabajan a bajas velocidades. Un polo saliente es un polo
magnético que se proyecta hacia fuera de la superficie del rotor.
Los rotores de polos salientes se utilizan en rotores de cuatro o
más polos.
Controles de corriente alterna
trifásicos