Control de potencia
Arrancadores y variadores de velocidad electrónicos
1
Convertidor de frecuencia para motor
asíncrono
El variador se protege a sí mismo y protege al motor contra
calentamientos excesivos, bloqueándose hasta recuperar
una temperatura aceptable.
Para obtener un par constante a cualquier velocidad, es
necesario mantener el flujo constante. Para ello, la tensión y
la frecuencia deben evolucionar simultáneamente y en
idéntica proporción.
El convertidor de frecuencia, que se alimenta en la red a
tensión y frecuencia fijas, garantiza la alimentación del motor
a corriente alterna con tensión y frecuencia variables, en
base a las exigencias de velocidad.
El circuito de potencia consta de un rectificador y de un
ondulador que, partiendo de la tensión rectificada, produce una
tensión de amplitud y frecuencia variables. El ondulador utiliza
seis transistores de potencia. El principio de la regulación es el
mismo del variador-regulador de corriente continua.
El ondulador puede generar una frecuencia más elevada que
la de la red y, por tanto, garantizar al motor un incremento de
velocidad proporcional al incremento de frecuencia. No
obstante, dado que la tensión de salida del convertidor no
puede superar a la de la red, el par disponible decrece en
proporción inversa al aumento de la velocidad. Por encima
de su velocidad nominal, el motor deja de funcionar a par
constante para hacerlo a potencia constante (P = C).
Este tipo de variador, por ejemplo el Altivar, es adecuado
para la alimentación de motores asíncronos de jaula.
El Altivar permite crear una minirred eléctrica de U y f variables,
capaz de alimentar varios motores en paralelo. Consta de:
– un rectificador con condensador de filtrado,
– un ondulador con 6 transistores de potencia,
– una unidad de control organizada en torno a un
microprocesador que garantiza el control del ondulador.
La ondulación se obtiene mediante el corte de la tensión
continua por medio de impulsos cuya duración, y por tanto
longitud, se modula para que la corriente alterna resultante
sea lo más senoidal posible. Esta característica condiciona la
rotación regular a baja velocidad y limita los calentamientos.
La inversión de la señal de control implica la inversión del
orden de funcionamiento de los componentes del ondulador
y, por tanto, del sentido de rotación del motor.
Dos rampas se encargan de regular la aceleración y la
deceleración.
Regulación
1,75
1 motor autoventilado (a)
2 motor motoventilado (a)
(a) par útil permanente
Par
M/Mn
En bucle abierto, la referencia de velocidad impone una
frecuencia al ondulador, lo que determina la velocidad teórica
del motor. No obstante, la velocidad real varía con la carga.
En bucle cerrado, la velocidad real se controla por medio de
una dinamo tacométrica. La regulación garantiza una
velocidad constante.
Frenado de parada
Se obtiene mediante la inyección de corriente continua en
el motor.
Frenado ralentizado
Un módulo de frenado realiza una frenada controlada.
La energía de frenado se disipa en una resistencia conectada
a las bornas del condensador de filtrado.
Control vectorial del flujo
Los variadores de velocidad para motores asíncronos
trifásicos aumentan día a día las prestaciones de los motores
asíncronos utilizados a velocidad variable.
Tradicionalmente, las aplicaciones que requerían
prestaciones de accionamiento de alto nivel recurrían a
soluciones basadas en motores de corriente continua. En la
actualidad, las técnicas de Control Vectorial de Flujo (CVF)
permiten utilizar igualmente motores asíncronos. Sin
embargo, los motores de corriente continua se siguen
utilizando en el caso de potencias muy elevadas, debido al
alto coste de los variadores.
El CVF amplía el rango de funcionamiento de los mot ores
asíncronos hacia velocidades muy bajas. Si el motor dispone
de un captador de posición y, eventualmente, de una
ventilación forzada, el par nominal puede suministrarse
incluso en el momento de la parada, con un par transitorio
máximo igual a 2 o 3 veces el par nominal, dependiendo del
tipo de motor. Asimismo, la velocidad máxima suele alcanzar
el doble de la velocidad nominal, o más si la mecánica del
motor lo permite.
3 sobrepar transitorio
4 par en sobrevelocidad
con potencia constante
1,50
3
1,25
1
0,95
0,75
2
4
1
0,50
0,25
0
(50 Hz) 0
(60 Hz) 0
Velocidad
25
30
50
60
67
80
75
90
100 110
120 132
N
(Hz)
Características de par con el ATV 58
†
Variadores ATV 18 y ATV 58 de Telemecanique
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