Control de potencia
Arrancadores y variadores de velocidad electrónicos
Composición
Los elementos principales del módulo de potencia son:
– los componentes de potencia,
– los interfaces de tensión y/o de corriente,
– en aparatos de gran calibre, un conjunto de ventilación.
Los componentes de potencia son semiconductores (ver el
recuadro de la página siguiente) que funcionan en modo
“Todo o Nada” y, por tanto, son similares a los interruptores
estáticos de dos estados: pasante y bloqueado.
Estos componentes, integrados en un módulo de potencia,
forman un convertidor que alimenta un motor eléctrico con
tensión y/o frecuencia variables a partir de la red de tensión y
frecuencia fijas.
Los arrancadores y variadores de velocidad electrónicos
constan de dos módulos, normalmente integrados en una
misma envolvente:
– un módulo de control, que gestiona el funcionamiento del
aparato,
– un módulo de potencia, que suministra energía eléctrica al
motor.
El módulo de control
Todas las funciones de los variadores y arrancadores
modernos se controlan por medio de un microprocesador que
utiliza los ajustes, las órdenes transmitidas por un operador o
por una unidad de tratamiento y los resultados de las
medidas de velocidad, corriente, etc. En base a estos datos,
el microprocesador gestiona el funcionamiento de los
componentes de potencia, las rampas de aceleración y
deceleración, el seguimiento de la velocidad, la limitación de
corriente, la protección y la seguridad.
Según el tipo de producto, los ajustes (consignas de
velocidad, rampas, limitación de corriente, etc.) se realizan
por medio de potenciómetros, teclados, o desde autómatas o
PC a través de un enlace serie.
Las órdenes (marcha, parado, frenado, etc.) pueden darse a
través de interfaces de diálogo hombre/máquina, autómatas
programables, PC, etc.
Los parámetros de funcionamiento y los datos de alarmas y
de fallos pueden visualizarse a través de pilotos, diodos
luminosos, visualizadores de 7 segmentos o de cristal
líquido, pantallas de vídeo, etc.
En muchos casos, es posible configurar los relés para
obtener información de:
– fallos (de la red, térmicos, del producto, de secuencia,
sobrecarga, etc.),
– control (umbral de velocidad, prealarma o final de
arranque).
Una alimentación independiente suministra las tensiones
necesarias para el conjunto de los circuitos de medida y de
control.
Módulo
de control
Componentes de potencia
El diodo
El diodo es un semiconductor no controlado que consta de
dos zonas, P (ánodo) y N (cátodo), y que sólo permite que la
corriente fluya en un sentido, del ánodo al cátodo. El diodo es
conductor cuando la tensión del ánodo es más positiva que la
del cátodo, actuando como un interruptor cerrado. Cuando la
tensión del ánodo es menos positiva que la del cátodo, el
diodo bloquea la corriente y funciona como un interruptor
abierto.
El transistor
Es un semiconductor controlado que consta de tres zonas
alternas PNP o NPN. Sólo permite que la corriente fluya en
un sentido: del emisor hacia el colector con tecnología PNP y
del colector hacia el emisor con tecnología NPN.
Normalmente, actúa como un amplificador. En este caso, el
valor de la corriente controlada depende de la corriente de
control que circula en la base. No obstante, también puede
funcionar en modo “Todo o Nada”, como interruptor estático:
abierto en ausencia de corriente de base y cerrado en caso
de saturación. Los circuitos de potencia de los variadores
utilizan el segundo modo de funcionamiento.
Módulo
de potencia
ánodo
órdenes
ajuste
visualización
de estados
tratamiento
de datos
memoria
térmica
microprocesador
1
El módulo de potencia
disparo
base
base
cátodo
seguridad
retorno
M
Diodo
emisor
Transistor
NPN
Componentes de potencia
Estructura general de un variador de velocidad
†
ánodo
puerta
retorno convertidor
regulador
relés
interface de
seguridad
colector
rectificador
alimentación
interface
de
potencia
colector
48
emisor
Transistor
PNP
cátodo
Tiristor