Variadores de velocidad

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Variadores de velocidad

  1. 1. CONSULTA EN CLASE VARIADORES DE VELOCIDAD GRUPO 4 1. QUE ES UN VARIADOR DE VELOCIDAD?Es en un sentido amplio un dispositivo o conjunto de dispositivos mecánicos, hidráulicos,eléctricos o electrónicos empleados para controlar la velocidad giratoria de maquinaria,especialmente de motores. También es conocido como Accionamiento de Velocidad Variable. El método más eficiente de controlar la velocidad de un motor eléctrico es por medio de unvariador electrónico de frecuencia. No se requieren motores especiales, son mucho máseficientes y tienen precios cada vez más competitivos.El variador de frecuencia regula la frecuencia del voltaje aplicado al motor, logrando modificarsu velocidad. Sin embargo, simultáneamente con el cambio de frecuencia, debe variarse elvoltaje aplicado al motor para evitar la saturación del flujo magnético con una elevación de lacorriente que dañaría el motor. 2. QUE TIPOS DE VARIADORES EXISTEN? DESCRIBA CADA UNO En términos generales, puede decirse que existen tres tipos básicos de variadores de velocidad: mecánicos, hidráulicos y eléctrico-electrónicos. Dentro de cada tipo pueden encontrarse más subtipos, que se detallarán a continuación. Cabe aclarar que los variadores más antiguos fueron los mecánicos, que se emplearon originalmente para controlar la velocidad de las ruedas hidráulicas de molinos, así como la velocidad de las máquinas de vapores. Los variadores de velocidad mecánicos e hidráulicos generalmente son conocidos como transmisiones cuando se emplean en vehículos, equipo agroindustrial o algunos otros tipos de maquinaria. Variadores mecánicos Variador de paso ajustable: este dispositivo emplea poleas y bandas en las cuales el diámetro de una o más poleas puede ser modificado. Variador de tracción: transmite potencia a través de rodillos metálicos. La relación de velocidades de entrada/salida se ajusta moviendo los rodillos para cambiar las áreas de contacto entre ellos y así la relación de transmisión. Variadores hidráulicos
  2. 2. variador hidrostático: consta de una bomba hidráulica y un motor hidráulico (ambos de desplazamiento positivo). Una revolución de la bomba o el motor corresponde a una cantidad bien definida de volumen del fluido manejado. De esta forma la velocidad puede ser controlada mediante la regulación de una válvula de control, o bien, cambiando el desplazamiento de la bomba o el motor. Variador hidrodinámico: emplea aceite hidráulico para transmitir par mecánico entre un impulsor de entrada (sobre un eje de velocidad constante) y un rotor de salida (sobre un eje de velocidad ajustable). También llamado acoplador hidráulico de llenado variable.Variadores eléctrico-electrónicosExisten cuatro categorías de variadores de velocidad eléctrico-electrónicos: variadores para motores de CC. variadores de velocidad por corrientes de Eddy. variadores de deslizamiento. variadores para motores de CA 3. QUE OPERACIONES PUEDO EJECUTAR CON UN VARIADOR DE VELOCIDAD? Permite arranques suaves, progresivos y sin saltos. Controla la aceleración y el frenado progresivo. Limita la corriente de arranque. Permite el control de rampas de aceleración y deceleración regulables en el tiempo. Consigue un ahorro de energía cuando el motor funcione parcialmente cargado, con acción directa sobre el factor de potencia Puede detectar y controlar la falta de fase a la entrada y salida de un equipo. Protege al motor. Puede controlarse directamente a través de un autómata o microprocesador. Se obtiene un mayor rendimiento del motor. Nos permite ver las variables (tensión, frecuencia, rpm, etc.…).Aceleración controlada
  3. 3. La aceleración del motor se controla mediante una rampa de aceleración lineal o en «S».Generalmente, esta rampa es controlable y permite por tanto elegir el tiempo de aceleraciónadecuado para la aplicación.Variación de velocidadUn variador de velocidad no puede ser al mismo tiempo un regulador. En este caso, es unsistema, rudimentario, que posee un mando controlado mediante las magnitudes eléctricasdel motor con amplificación de potencia, pero sin bucle de realimentación: es lo que se llama«en bucle abierto».La velocidad del motor se define mediante un valor de entrada (tensión o corriente) llamadoconsigna o referencia. Para un valor dado de la consigna, esta velocidad puede variar enfunción de las perturbaciones (variaciones de la tensión de alimentación, de la carga, de latemperatura). El margen de velocidad se expresa en función de la velocidad nominal.Regulación de la velocidadUn regulador de velocidad es un dispositivo controlado (figura 1). Posee un sistema de mandocon amplificación de potencia y un bucle de alimentación: se denomina, «bucle abierto».La velocidad del motor se define mediante una consigna o referencia.El valor de la consigna se compara permanentemente con la señal de alimentación, imagen dela velocidad del motor. Esta señal la suministra un generador tacométrico o un generador deimpulsos colocado en un extremo del eje del motor.Si se detecta una desviación como consecuencia de una variación de velocidad, las magnitudesaplicadas al motor (tensión y/o frecuencia) se corrigen automáticamente para volver a llevar lavelocidad a su valor inicial.Gracias a la regulación, la velocidad es prácticamente insensible a las perturbaciones.La precisión de un regulador se expresa generalmente en % del valor nominal de la magnitud aregular.
  4. 4. Deceleración controladaCuando se desconecta un motor, su deceleración se debe únicamente al par resistente de lamáquina (deceleración natural). Los arrancadores y variadores electrónicos permiten controlarla deceleración mediante una rampa lineal o en «S», generalmente independiente de la rampade aceleración.Esta rampa puede ajustarse de manera que se consiga un tiempo para pasar de la velocidad derégimen fijada a una velocidad intermediaria o nula:- Si la deceleración deseada es más rápida que la natural, el motor debe de desarrollar un parresistente que se debe de sumar al par resistente de la máquina; se habla entonces de frenadoeléctrico, que puede efectuarse reenviando energía a la red de alimentación, o disipándola enuna resistencia de frenado.- Si la deceleración deseada es más lenta que la natural, el motor debe desarrollar un parmotor superior al par resistente de la máquina y continuar arrastrando la carga hasta suparada.Inversión del sentido de marchaLa mayoría de los variadores actuales tienen implementada esta función. La inversión de lasecuencia de fases de alimentación del motor se realiza automáticamente o por inversión de laconsigna de entrada, o por una orden lógica en un borne, o por la información transmitida amediante una red.FrenadoEste frenado consiste en parar un motor pero sin controlar la rampa de desaceleración. Con losarrancadores y variadores de velocidad para motores asíncronos, esta función se realiza deforma económica inyectando una corriente continua en el motor, haciendo funcionar de formaespecial la etapa de potencia. Toda la energía mecánica se disipa en el rotor de la máquina y,
  5. 5. por tanto, este frenado sólo puede ser intermitente. En el caso de un variador para motor decorriente continua, esta función se realiza conectando una resistencia en bornes del inducido.Protección integradaLos variadores modernos aseguran tanto la protección térmica de los motores como su propiaprotección. A partir de la medida de la corriente y de una información sobre la velocidad (si laventilación del motor depende de su velocidad de rotación), un microprocesador calcula laelevación de temperatura de un motor y suministra una señal de alarma o de desconexión encaso de calentamiento excesivo.Además, los variadores, y especialmente los convertidores de frecuencia, están dotados deprotecciones contra: los cortocircuitos entre fases y entre fase y tierra, las sobretensiones y las caídas de tensión, los desequilibrios de fases, el funcionamiento en monofásico. 4. COMO SE LLAMAN LOS BORNES DE ENTRADA DE UN VARIADOR? L1 L2 y L3 Los bornes de entrada de un variador son análogas y digitales; las análogas son las entradas donde varía el voltaje y las digitales son las que tienen un voltaje exacto. 5. COMO SE LLAMAN LOS BORNES DE SALIDA DE UN VARIADOR DE VELOCIDAD? T1 T2 y T3 (en algunos casos se muestra como U V W) 6. COMO SE CONECTA UN VARIADOR DE VELOCIDAD? Tanto su instalación como su operación por el personal encargado es sumamente sencilla; sin duda es más complicada la instalación y conexión de una arrancador convencional simple porque este tiene contactar, bobina y protector térmico cuyo alambrado es exterior a los componentes. La variación de velocidad se hace mediante el giro de una perilla y el arranque y paro del motor mediante dos botones ya integrados al cuerpo del mismo inversor. No se necesita gente especializada en electrónica para instalarlo o para operarlo. En un circuito donde ya exista un arrancador simple es posible quitar el arrancador y conectar un variador de frecuencia simplemente usando los mismos tres cables que entran al arrancador y los tres que van al motor. En una instalación básica de inversor de frecuencia no es necesario ningún cableado especial o adicional al ya existente. Igualmente que con un arrancador convencional será necesaria un protección de corto circuito tal como fusibles o termo magnético a la entrada del inversor. Es importante
  6. 6. hacer notar que un variador de frecuencia no substituye a un motor reductor por diversas circunstancias técnicas referentes al torque o par de salida. 7. QUE ASPECTOS DEBO TENER EN CUENTA A LA HORA DE CONECTAR UN VARIADOR? Tener en cuenta los códigos locales de seguridad eléctrica según el país en que se van instalar el variador. Asegurarse que estén conectadas dispositivos de protección apropiados entre el suministro eléctrico y el variador de frecuencia. No mida señales de circuitos en la tarjeta electrónica mientras el variador este en operación No conecte o desconecte el cableado mientras el variador tenga tensión. 8. EN UN VARIADOR V1000 QUE DISPOSICION TIENEN LOS BORNES Y PARA QUE SIRVEN? 9. QUE ES UN REOSTATO? Un reóstato es un dispositivo que se utiliza para variar la resistencia en un circuito eléctrico sin interrumpir el circuito. Es un instrumento para variar la resistencia de un circuito eléctrico Los reóstatos son usados en Ingeniería Eléctrica en tareas tales como el arranque demotores o cualquier tipo de tarea que requiera variación de resistencia en condiciones deelevada tensión o corriente. 10. COMO SE REGULABA ANTERIORMENTE LA VELOCIDAD DE UN MOTOR A NIVEL INDUSTRIAL? Por medio de variadores mecánicos o reductores. 11. CUALES SON LAS VENTAJAS DE LOS VARIADORES DE VELOCIDAD?El variador de velocidad no tiene elementos móviles, ni contactos.La conexión del cableado es muy sencilla.Permitir el posicionamiento de alta precisión.Economía de energía: Si dejamos que un motor gire más rápidamente de lo que es necesarioestaremos malgastando una cantidad de energía superior a la necesaria.Se puede regular la corriente de arranque del motor aumentando la capacidad de arranques yparos frecuentes (hasta 20-25 por minuto) sin sobrecalentar el motor y disminuyendo elconsumo de energía.
  7. 7. 12. COMO FUNCIONA UN VARIADOR PARA CORRIENTE ALTERNA? PARA QUE CLASE DE MOTORES SE UTILIZA? Variadores para motores de CA Los variadores de frecuencia permiten controlar la velocidad tanto de motores de inducción (asíncronos de jaula de ardilla o de rotor devanado), como de los motores síncronos mediante el ajuste de la frecuencia de alimentación al motor. Funciona variando la frecuencia y se utiliza para motores trifásicos, monofásicos y bifásicos. 13. COMO FUNCIONA UN VARIADOR PARA CORRIENTE DIRECTA? PARA QUE CLASE DE MOTORES SE UTILIZA? Variadores para motores de CC Estos variadores permiten controlar la velocidad de motores de corrientecontinua serie, derivación, compuesto y de imanes permanentes. Funciona variando la potencia y se utiliza para motores monofásicos.

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