CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE CONTROLES C.A.

¿Cuál es la necesidad de mi proceso?

• Velocidad fija sin variaciones en mi proceso.

• Necesito únicamente dos velocidades y sin variación alguna.

• Necesito variar la velocidad en forma regular en mi proceso y no son velocidades predeterminadas.

• Motores de velocidad fija.

• Motores multivelocidad.

• Motores con controles de velocidad.

Principio básico de los motores de CD

• La variación de voltaje produce una variación en velocidad

• La variación en corriente produce una variación en el par

Principio básico en motores de CA

•La variación de frecuencia produce variación de velocidad•La variación de corriente produce variación en el par

SEGUIMIENTO DE PROCESO

• Las señales de seguimiento de proceso son señales de comando externas alimentadas al control mediante un operador o un proceso de automatización. El control convierte la señal de seguimiento de proceso en una señal de comando de velocidad para el motor. Las señales más comunes son: 0 ± 5 VCD, 0 ±10 VCD, y 4-20 mA

Lazo abierto¿Como Ocurre Esta Regulación?

• En un lazo abierto no existe una señal de retroalimentación precisa que nos proporcione información sobre el motor o la carga.

Lazo cerrado¿Como Ocurre Esta Regulación?

• En una aplicación de lazo cerrado, un tacómetro, encoder o resolver nos proporciona información información real del motor y de esta forma esta puede ser regulada por el control.

Dispositivo de retroalimentación

¿Es Necesaria La Retroalimentación?

• Aquellas máquinas y procesos que funcionan correctamente con sistemas de lazo abierto incluyen las siguientes características:– Tienen un comportamiento predecible o son

autorregulados por medio de controles externos.

– Son relativamente insensibles a disturbios externos.

– No provocan problemas si la velocidad del motor se desvía de la señal ajustada por el comando de velocidad.

– Son sistemas sencillos, de operación lenta o se encuentra bajo la supervisión de un operador.

¿Por Qué Usar Un Tacómetro?

• Para mejorar la regulación de velocidad cuando ocurran condiciones de variación de velocidad o carga. La mayoría de los controles de CD pueden ofrecer una regulación del 1% de la velocidad base con retroalimentación por armadura. Al colocar un tacómetro se puede lograr una regulación del 1% de la velocidad ajustada.

Retroalimentación de armadura 1% de la velocidad base

Retroalimentación con tacómetro de CD 1% de la

velocidad ajustada

Velocidad Ajustada RPM

Variación RPM

Velocidad Ajustada RPM

Variación RPM

1800 ± 18 1800 ± 18

1000 ± 18 1000 ± 10

500 ± 18 500 ± 5

50 ± 18 50 ± .5

Tacómetro

• Los tacómetros son usado para medir velocidad y dirección. Los tacómetros se colocan acoplándose a la flecha del motor, usualmente del lado de la carga. Un tacómetro es un motor en reversa

Encoder

• Un encoder consiste de un disco hecho de plástico, vidrio o metal con varias líneas. Los productos Baldor usualmente poseen encoders ya sea de 500 o 1024 líneas. Un rayo de luz pasa por una rejilla a través del disco para llegar a un sensor. La frecuencia de los pulsos corresponderá a la velocidad de la flecha del motor

ENCODER

Resolver

• Un resolver se parece mucho a un motor, posee flecha, devanado y conexiones eléctricas. Se les conoce también como transformadores resolver.

TIPOS DE ARRANCADORES

• Los arrancadores para motores, representan la forma más simple de un control para motor.

• Existen dos tipos:– Arrancadores a Tensión Plena– Arrancadores a Tensión reducida

Arrancadores A Tensión Plena• También son

conocidos como arrancadores directos a línea. Estos aplican el 100% del voltaje directamente a las terminales del motor. Un circuito térmico a la entrada del arrancador limita las condiciones de sobre corriente.

Arrancadores Tensión Reducida

• Estos también son conocidos como arrancadores suaves. Este arrancador ofrece al sistema un arranque suave mientras éste acelera hasta alcanzar la velocidad de operación. También reduce los picos de corriente eléctrica, normalmente presentes en los arranques de motores CA, directos a línea, (estos también utilizan un relevador de sobrecarga)

Ventajas• Reduce la corriente de arranque.

• Reduce el desgaste mecánico en la transmisión.

• Reduce el deterioro eléctrico y mecánico en los embobinados del motor.

• Ofrece al motor una aceleración y desaceleración controladas.

• Reduce el daño al producto durante arranques y paros.

• Elimina el golpe de ariete en las aplicaciones de bombeo de agua.

• Reduce los paros y levantes violentos es polipastos y grúas.

Tipos De Arrancadores A Tensión Reducida

• Estrella – Delta• Devanado Partido• Auto Transformador• Resistencias Primarias• Estado Sólido

Arrancador Suave Analógico

Arrancador Suave Digital

Un inversor es un control para motores, que hace variar la velocidad a motores C.A. De inducción. Esta variación la logra variando la frecuencia de alimentación al motor. El inversor también ajusta el voltaje de alimentación al motor

¿QUÉ ES UN INVERSOR?

¿Cómo Funciona un inversor?

RectificaciónFiltrado Inversión

Consiste de una sección de rectificación, filtrado y una sección de inversión

La sección de rectificación utiliza dispositivos semiconductores que convierten el voltaje de línea AC en DC.

Después de esto los capacitores almacenan esta carga. Los capacitores son una fuente estática de corriente para los elementos de potencia localizados en la sección de inversión.

La sección de inversión toma corriente del banco de capacitores, la invierte transformándola en una señal trifásica simulada de frecuencia y voltaje que es usada para variar la velocidad de los motores trifásicos de inducción.

¿Qué significa PWM?

El proceso de conmutación usado para obtener la frecuencia y voltaje ajustables es llamada PWM (Pulse Width Modulation) o modulación por ancho de pulso. Este tipo de modulación se refiere a los transistores conmutando su estado de encendido y apagado en intervalos discretos. La magnitud de los pulsos es la misma en el ciclo, lo que varia es el ancho del pulso.

¿Existe alguna relación entre voltaje y frecuencia?

30

23067.7

60

460

• Si la interrelación entre voltaje y frecuencia que alimenta al motor, controlada por el inversor, es llamada razón volts por hertz (rango V/F). Los inversores están diseñados para mantener la interrelación voltaje – frecuencia, y así, lograr un mejor rango de operación del inversor

Hz

VAC

¿Qué rango de velocidad en par constante se puede obtener de un motor controlado por inversor?

• Sin que exista un sobre esfuerzo, la reducción de velocidad en par constante puede ser de 10:1, para un motor súper-e de factor de servicio 1.15 con un control PWM, por ejemplo. Un motor cuya velocidad nominal sea de 1750 RPM, puede se disminuido a 175 RPM.

¿Cuándo se dice que un control tiene frenado dinámico?

• El freno dinámico se logra continuando excitando el motor desde el drive. Esto genera una corriente de regreso del motor al bus.

• Para disipar esta corriente se utiliza una resistencia normalmente conmutada por un transistor.

¿Cuándo se dice que un control es regenerativo a línea?

• Un control para motor que sea regenerativo a línea tiene que regresar la energía generada por el frenado a línea de alimentación. Esto quiere decir que en lugar de disipar la energía en calor (resistencias) aprovecharemos la carga de toda la instalación para frenar al motor.

Par Constante• En estas

aplicaciones normalmente la carga es constante sin importar la velocidad de movimiento. Como ejemplo típico la mayoría de los transportadores.

TIPOS DE CARGA

ZONA DE OPERACIÓN PAR CONSTANTE ESTANDAR

Esta configuración proporciona 170 – 200% de pico de sobrecarga de corriente por 3 segundos. Y 150% de sobrecarga por 60 segundos a 2.5 KHz de frecuencia PWM.

ZONA DE OPERACIÓN DE PAR CONSTANTE SILENCIOSO

Proporciona una operación más silenciosa, además es capaz de soportar picos de sobrecarga de 170 – 200% por 3 segundos, 150 % pico por 60 segundos a 8 KHz de PWM.

Par Variable

• Se define así a las aplicaciones en donde la demanda de par se incrementa al aumentar la velocidad.

• Como ejemplo tenemos a las bombas y ventiladores centrífugos.

ZONA DE OPERACIÓN PAR VARIABLE ESTANDAR

Esta configuración proporciona 115% de pico de sobrecarga por 60 segundos a 2.5 KHz de frecuencia PWM

ZONA DE OPERACIÓN PAR VARIABLE SILENCIOSA

Usado en operaciones más silenciosas del motor. Proporciona el 115% de sobrecarga por 60 segundos a 8 KHz de PWM.

CONTROLES VECTOR

El desempeño de un control de CA vector se iguala y algunas veces mejora al ofrecido por un control de DC.

¿Qué hacen estos?

• Un control vector es un control para CA. Este convierte el voltaje y frecuencia fijos de línea en frecuencia y voltajes variables para controlar la velocidad y par de un motor de C.A. De inducción. Un sistema vector ofrece las funciones de un inversor, un control de CD SCR, un sistema sin escobillas y más.

¿Cómo trabaja el vector?

Al igual que un inversor, el control vector convierte la C.A. De línea a C.D., por medio de la rectificación, para luego invertir esta C.D. En una fuente de C.A. Sintetizada.Controlan en una forma independiente la corriente de magnetización y la corriente de carga y sumándolas vectorialmente se obtiene la corriente resultante en el estator, con lo cual se obtiene el control en velocidad y par, minimizando al calentamiento y maximizando el par.

Ventajas del Vector

• 100% de par desde velocidad cero.• Regulación de velocidad de ± 0.01 % de la

velocidad prefijada.• Operación sin oscilaciones a baja velocidad

(desde 1 RPM).• Orientación (posicionamiento).• Rango de variación de velocidad (6000 : 1)• Regulación de par.• Bajas temperaturas de operación.

¿Puede un motor estándar ser usado con un control vector?

¡NO!

¿Por qué un motor funcionando con un vector trabaja a menor temperatura?

El microcontrolador del control vector está en continuo monitoreo del motor así que únicamente le suministra la corriente necesaria.

¿Puede el vector ser utilizado en aplicaciones de posicionamiento?

• Si, el control posee una función de posicionamiento incluida en el software, la cual puede ser activada por computadora usando una de las tarjetas de expansión de comunicación serial. El posicionamiento será absoluto o relativo. Está limitado a un solo eje de movimiento y ofrece un control de movimiento coordinado.

CONCLUSIÓN

Conforme las máquinas y los diseñadores de equipo requieran de utilizar mayor precisión y rápida respuesta, es muy fácil ver que los controles vector jugarán un papel muy importante.

VS1ST

Micro Drive 0.5 – 15 HP

Alimentación monofásica:115 V / 230 V

Alimentación trifásica:230 V / 460 V

Bajo CostoParámetros básicos de ajuste

VS1MX

Microdrive 0.5 – 10 HpNema 12 (A prueba de polvo)Nema 4X (A prueba de agua, químicos y polvo)Alimentación monofásica:115 V / 230 V

Alimentación trifásica:230 V / 460 VControl con potenciómetro Parámetros Básicos

VS1MD

Microdrive 0.5 – 30 Hp

Alimentación trifásica:230 V / 460 V

Función V/HZ y Vector Sensorless

Programación amigable y opciones de comunicación

VS1PF

Pump and fan control 7.5 / 700 Hp

Alimentación trifásica:230 V / 460 V

Función V/HZ y Vector Sensorless

Display de LCDProgramación amigable y opciones de comunicación

VS1SP / VS1GV

Drives de alto rendimiento 1 / 250 HpAlimentacion monofasica: 115 V / 230 VAlimentación trifásica:230 V / 460 VFunción V/HZ ,Vector Sensorless y lazo cerradoDisplay de LCDProgramación amigable y opciones de comunicación

PREGUNTAS ?

GRACIAS !!!