Entrenador en Variación de Frecuencia Entrenadores Dedutel

Entrenadores Dedutel Bases Teóricas Variación de Frecuencia 2

Entrenador en Variación de Frecuencia Entrenadores Dedutel


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Manual para entrenador en Variación de Frecuencia. Revisión enero 2007.

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Entrenador en Variación de Frecuencia Bases Teóricas

Entrenadores Dedutel Bases Teóricas Variación de Frecuencia

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Variador de Velocidad y Motor Trifásico

Los variadores o convertidores de frecuencia son las etapas electrónicas de potencia que permiten gobernar libremente la velocidad de los motores AC asíncronos, gracias al control ejercido sobre la tensión entregada del motor y su frecuencia.

Para que se utiliza el Variador de frecuencia ?

El motor de corriente alterna, a pesar de ser un motor robusto, de poco mantenimiento, liviano e ideal para la mayoría de las aplicaciones industriales, tiene el inconveniente de ser un motor rígido en cuanto a su velocidad. La velocidad del motor asincrónico depende de la forma constructiva del motor y de la frecuencia de alimentación.

Como la frecuencia de alimentación que entregan las Compañías de electricidad es constante, la velocidad de los motores asincrónicos es constante, salvo que se varíe el número de polos, el resbalamiento o la frecuencia.

El método más eficiente de controlar la velocidad de un motor eléctrico es por medio de un variador electrónico de frecuencia. No se requieren motores especiales, son mucho más eficientes y tienen precios cada vez más competitivos.

El variador de frecuencia regula la frecuencia del voltaje aplicado al motor, logrando modificar su velocidad. Sin embargo, simultáneamente con el cambio de frecuencia, debe variarse el voltaje aplicado al motor para evitar la saturación del flujo magnético con una elevación de la corriente que dañaría el motor.


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Como está constituido un variador de frecuencia ?

Los variadores de frecuencia están compuestos por:

Etapa Rectificadora. Convierte la tensión alterna en continua mediante rectificadores de diodos, tiristores, etc.

Etapa intermedia. Filtro para suavizar la tensión rectificada y reducir la emisión de armónicos.

Inversor o "Inverter". Convierte la tensión continua en otra de tensión y frecuencia variable mediante la generación de pulsos. Actualmente se emplean IGBT´s (Isolated Gate Bipolar Transistors) para generar los pulsos controlados de tensión. Los equipos más modernos utilizan IGBT´s inteligentes que incorporan un microprocesador con todas las protecciones por sobrecorriente, sobretensión, baja tensión, cortocircuitos, puesta a masa del motor, sobretemperaturas, etc.

Etapa de control. Esta etapa controla los IGBT para generar los pulsos variables de

tensión y frecuencia. Y además controla los parámetros externos en general, etc.

Los variadores mas utilizados utilizan modulación PWM (Modulación de Ancho de Pulsos) y usan en la etapa rectificadora puente de diodos rectificadores. En la etapa intermedia se usan condensadores y bobinas para disminuir las armónicas y mejorar el factor de potencia. El Inversor o Inverter convierte la tensión continua de la etapa intermedia en una tensión de frecuencia y tensión variables. Los IGBT envían pulsos de duración variable y se obtiene una corriente casi senoidal en el motor. La frecuencia portadora de los IGBT se encuentra entre 2 a 16kHz. Una portadora con alta frecuencia reduce el ruido acústico del motor pero disminuye el rendimiento del motor y la longitud permisible del cable hacia el motor. Por otra parte, los IGBT´s generan mayor calor. Las señales de control para arranque, parada y variación de velocidad (potenciómetro o señales externas de referencia) estén aisladas galvánicamente para evitar daños en sensores o controles y evitar ruidos en la etapa de control.


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Aplicaciones de los Variadores de frecuencia

Los variadores de frecuencia tienen sus principales aplicaciones en los siguientes tipos de máquinas:

Transportadoras. Controlan y sincronizan la velocidad de producción de acuerdo al tipo de producto que se transporta, para dosificar, para evitar ruidos y golpes en transporte de botellas y envases, para arrancar suavemente y evitar la caída del producto que se transporta, etc.

Bombas y ventiladores centrífugos. Controlan el caudal, uso en sistemas de presión constante y volumen variable. En este caso se obtiene un gran ahorro de energía porque el consumo varía con el cubo de la velocidad, o sea que para la mitad de la velocidad, el consumo es la octava parte de la nominal.

Bombas de desplazamiento positivo. Control de caudal y dosificación con precisión, controlando la velocidad. Por ejemplo en bombas de tornillo, bombas de engranajes. Para transporte de pulpa de fruta, pasta, concentrados mineros, aditivos químicos, chocolates, miel, barro, etc.

Ascensores y elevadores. Para arranque y parada suaves manteniendo la marcha del motor constante, y diferentes velocidades para aplicaciones distintas.

Extrusoras. Se obtiene una gran variación de velocidades y control total de la marcha del motor.

Centrífugas. Se consigue un arranque suave evitando picos de corriente y velocidades de resonancia.

Prensas mecánicas y balancines. Se consiguen arranques suaves y mediante velocidades bajas en el inicio de la tarea, se evitan los desperdicios de materiales.

Máquinas textiles. Para distintos tipos de materiales, inclusive para telas que no tienen un tejido simétrico se pueden obtener velocidades del tipo aleatorio para conseguir telas especiales.

Compresores de aire. Se obtienen arranques suaves con máxima marcha y menor consumo de energía en el arranque.

Pozos petroleros. Se usan para bombas de extracción con velocidades de acuerdo a las necesidades del pozo.

Otras aplicaciones. Elevadores de cangilones, transportadores helicoidales, máquinas herramientas, máquinas para soldadura, pantógrafos, máquinas para vidrios, secadores


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de tabaco, clasificadoras de frutas, conformadoras de cables, trefiladoras de textiles, laminadoras, mezcladoras, trefiladoras de perfiles de aluminio, cable, etc, trituradoras de minerales, trapiches de caña de azucar, balanceadoras, molinos harineros, hornos giratorios de cemento, hornos de industrias alimenticias, grúas viajeras, bancos de prueba, secadores industriales, tapadoras de envases, agitadores, dosificadores, dispersores, reactores, lavadoras industriales, lustradoras, molinos rotativos, pulidoras, fresas, bobinadoras, separadores, vibradores, cribas, vehículos eléctricos, escaleras mecánicas, aire acondicionado, portones automáticos, plataformas móviles, tornillos sinfín, válvulas rotativas, calandras, tejedoras, capeadoras, extractores, etc.

Industrias donde se utilizan

Metalúrgicas : Caños, chapas y laminados, perfiles de hierro, aluminio, cables, tornerías, electrodomésticos, revestimiento de caños, fundiciones, fresadoras, electrodos, etc.

Alimenticias : Panificadoras, galletitas, pastas secas, pastas frescas, chocolates, golosinas, lácteos, azúcar, margarinas, frigoríficos, faenas, quesos, grasas animales, molinos harineros, mantecas, criaderos de pollos, aceiteras, frutícolas, jugueras, aguas minerales, bodegas vitivinícolas, cerveceras, productos balanceados, etc. Construcción : Edificios, autopistas, cementeras, tejas, azulejos, pisos, ladrillos, bloques, fibrocemento, aberturas, sanitarios, membranas asfálticas, caleras, arenas especiales, etc.

Automovilísticas : Montadoras de autos, montadoras de camiones, ómnibus, auto partes, tapizados, plásticos, radiadores, neumáticos, rectificadora de motores, etc. Plásticos : Perfiles, poliestireno, telgopor, impresoras, batches, envases, juguetes, muebles, bolsas, etc. Papeleras : Papel, cartón, corrugados, cajas, papel higiénico, bobinas, bolsas, envases, etc. Cueros : Curtiembres, tintorerias, cuerinas, calzados, ropas, etc. Químicas : Laboratorios medicinales, pinturerías, adhesivos, detergentes, jabones, explosivos, acrílicos, anilinas, insecticidas, fertilizantes, petroquímicas, etc.

Petroleras : Petróleos, refinerías, lubricantes, destilerías, etc.

Textiles : Tejidos, tintorerías, lavaderos, hilanderías, etc. Madereras : Aserraderos, muebles, impregnadoras, laminados, tableros, terciados etc. Caucho : Neumáticos, gomas, latex, etc. Otras : Aeronáuticas, tabacaleras, vidrio, aguas sanitarias, cerealeras, universidades, empresas de ingeniería, minería, acerías, agropecuarias, preparadores de vehículos de competición, etc.


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Motor Trifásico Los imanes o magnetos son metales que contienen hierro o acero y que atraen a otros materiales magnéticos. Los imanes de barra y de forma de herradura, los mismos tipos de imanes los que usted probablemente usaba cuando era niño para atraer clavos o pequeñas piezas de metal son imanes permanentes. Estos atraen naturalmente a otros artículos de metal por la atracción magnética, una fuerza invisible que pasa entre los polos “norte” y el “sur” de un imán. Los efectos de los campos magnéticos se utilizan en motores eléctricos, donde el magnetismo convierte energía eléctrica en potencia mecánica. Los imanes se utilizan en motores comunes, incluyendo máquinas lavadoras, taladros y carros de golf. Para entender como arrancan y funcionan los motores eléctricos, usted debe entender los principios fundamentales del magnetismo. Principios magnéticos básicos El magnetismo es la fuerza invisible detrás de los imanes de herradura, las brújulas y los motores eléctricos. La Tierra es un imán gigante, junto con muchos de los materiales que contienen hierro o acero. Las fuerzas magnéticas no son visibles, pero atraen o repelen otros campos magnéticos. Algunos imanes son naturales, mientras que otros son creados artificialmente por una corriente eléctrica. Los imanes permanentes, tales como una barra o uno de herradura, contienen hierro o acero y son de tipo natural. Son capaces de atraer otros artículos de metal debido a una fuerza invisible llamada atracción magnética. Los electroimanes son imanes temporales creados por una corriente eléctrica. Estos pierden su atracción magnética cuando el suministro de corriente se corta.

Todos los imanes tienen dos polos, similares a los polos norte y sur de una brújula. Las líneas de fuerza magnética, o flujo, son campos magnéticos curvos que pasan entre los polos. Estas líneas de fuerza ocasionan que el imán atraiga otros metales. Las líneas de fuerza magnética viajan del polo norte al polo sur. Las líneas nunca se cruzan entre ellas. Entre mayor es el número de líneas de flujo, más fuerte es el campo magnético.

Como interactúan los polos magnéticos Cada polo en un imán es positivo (+) o negativo (-). Los polos iguales se repelen. Los polos opuestos se atraen, igual que el polo norte de una aguja de una brújula es atraída por el polo sur opuesto. La brújula es un imán de giro libre y siempre se alinea con el polo norte magnético. Cuando dos imanes de barra se colocan extremo con extremo, los dos polos iguales se repelerán entre ellos, como se muestra en la siguiente figura. Si un imán se mantiene fijo, el otro imán comenzará a rotar hasta que los polos


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opuestos se alineen. Entonces, es la fuerza magnética que los mantendrá fijos a ambos.

Como funcionan los electroimanes Un electroimán funciona igual que un imán permanente, excepto que se utiliza una corriente eléctrica para producir un fuerte campo magnético. Usted puede hacer un electroimán simple, enredando alambre aislado alrededor de un núcleo de hierro. Usualmente se utiliza hierro dulce para el conductor (núcleo) porque tiene baja resistencia a las líneas de flujo magnético. Entre mas vueltas de alambre tenga el conductor, más fuerte será el campo magnético.

Conectando cada extremo del cable a las terminales de una fuente de alimentación, usted puede hacer que una corriente eléctrica fluya a través del alambre y magnetizar el núcleo de hierro. Un extremo del núcleo tendrá carga positiva (+), mientras que el otro tendrá carga negativa (-). Cuando usted desconecte uno de los alambres de la fuente de alimentación, el flujo de corriente se detiene y el núcleo pierde su magnetismo.

Las baterías producen una corriente directa que fluye en una sola dirección. Una corriente alterna es una corriente eléctrica que puede cambiar libremente la dirección del flujo y revertir los polos magnéticos. Usted puede invertir la dirección de una corriente directa intercambiando las conexiones de los cables en la fuente de poder. Esto también invierte la dirección del campo magnético. Usted puede determinar fácilmente la dirección de la corriente y del campo magnético, utilizando la regla de la mano izquierda para conductores. Los dedos curvados representan el campo magnético que rodea al conductor. El pulgar apunta en la dirección del flujo de corriente. Note ahora como las líneas de flujo son perpendiculares al flujo de la corriente

Usted puede utilizar un electroimán para comprobar la regla de la mano izquierda. La figura siguiente figura muestra como conectar un alambre aislado a una Terminal de una fuente de poder. Cuando usted coloca una brújula junto al alambre y toca la terminal opuesta con la otra punta del alambre, la aguja de la brújula se alineará perpendicularmente al alambre.


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Como afectan los electroimanes a los imanes de giro libre Las corrientes alternas tienen una aplicación práctica. El polo positivo de un electroimán simple fijo atrae al polo negativo de un imán permanente de giro libre. Pero, si la corriente en el electroimán es conmutada. el polo positivo se convierte súbitamente en negativo. Esto origina que los polos negativos de ambos imanes se repelan uno al otro, y el imán de libre giro rote media vuelta. Si la corriente del electroimán se invierte de nuevo, el imán de libre giro rota otra media vuelta. La atracción y repulsión de los polos en un electroimán con una corriente alterna son los principios de operación de un motor eléctrico. Construcción de un motor trifásico Tres ensamblajes componen un motor de inducción trifásico; el estator, el rotor y las tapas. Los motores de inducción, como los transformadores, tienen dos grupos de devanados. El estator sujeta un grupo de devanados. Estos son los devanados de campo. Son comparables a los devanados primarios del transformador. El segundo ensamblaje importante es el rotor. El rotor sujeta el segundo grupo de devanados. Estos son los devanados secundarios. Son comparables a los devanados secundarios de un transformador. El tercer ensamblaje importante son las tapas que soportan la flecha del rotor.

Estator Estator de motor trifásico El estator consiste en un núcleo de laminaciones u hojas de acero ranurado, apiladas y sostenidas juntas para formar el núcleo que sujeta los devanados de campo. Los devanados de campo son bobinas de alambre colocadas en las ranuras en el núcleo de acero laminado.

El marco de acero exterior completa el estator. Esta camisa de acero soporta los devanados de campo y es parte de la cubierta protectora del motor. El marco de acero también viene a ser parte del circuito magnético o centro.


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Las tres partes del rotor son la flecha, las laminaciones del rotor (o núcleo) y los devanados del rotor. Los devanados del rotor pueden ser de dos tipos. La anterior figura es una ilustración del primer tipo, o sea, los devanados jaula de ardilla. En un rotor jaula de ardilla, los devanados son barras de aluminio o cobre insertadas en las ranuras en el núcleo de acero laminado del rotor. Un anillo de cobre o aluminio conecta las barras en cada extremo. Así, los devanados de un rotor jaula de ardilla forman un circuito cerrado completo en si mismos.

Rotor devanado Los extremos libres de los devanados conectan el rotor devanado a los anillos rozantes. Conectando los anillos rozantes uno con otro, ya sea directamente o a través de resistores fuera del motor, completando el circuito del rotor devanado.

Tapas Las tapas como las que se ilustran en la siguiente figura, cumplen varios requerimientos físicos importantes para los motores trifásicos.

Una función importante es centrar el rotor con precisión dentro del estator para mantener un espacio entre el estator y el rotor. Las tapas deben ser lo suficientemente fuertes para soportar los rodamientos de flecha bajo condiciones de carga nominal. Deben ser lo suficientemente rígidas para mantener alineados los bujes de las chumaceras. Los bujes son perforaciones en las tapas que sujetan los rodamientos. Hay aberturas en algunas tapas para permitir el paso de aire de enfriamiento para los devanados. Los motores pequeños (de menos de cinco caballos de fuerza) usualmente tienen tapas de aleación de aluminio. Los motores grandes tienen tapas de hierro fundido.


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Principios de los motores trifásicos El tipo general de motores de inducción, incluyen motores trifásicos. Los motores de inducción son diferentes de otros motores en que no hay conexión eléctrica entre el rotor y la fuente de corriente eléctrica. La acción de transformador de los devanados del estator induce corriente eléctrica en el devanado del rotor. Acción inductiva Los motores de inducción trifásicos, como los transformadores, operan en el principio de la acción inductiva. Cuando un conductor que es parte de un circuito cerrado se mueve a través de un campo magnético, la inducción magnética causa que fluya corriente en el conductor. Los requerimientos físicos para la acción inductiva son un conductor, un campo magnético y movimiento relativo. El conductor puede ser estacionario dentro de un campo magnético móvil, o el campo puede ser estacionario mientras el conductor se mueve. También, cuando fluye una corriente a través de un conductor, la inducción magnética produce un flujo alrededor del conductor. Cuando aplica corriente directa a un conductor, el campo magnético construye a fuerza máxima rápidamente, pero no instantáneamente. El campo permanece estacionario para una fuerza máxima mientras que la corriente permanece constante. Cuando corta la corriente, el campo magnético se colapsa rápidamente, pero no instantáneamente. Cuando aplica corriente alterna a un conductor, el campo magnético construye a fuerza máxima en una polaridad. Entonces la fuerza el campo disminuye a cero mientras que el flujo de corriente alterna disminuye a cero al final del primer medio ciclo. Cuando se invierte el flujo de corriente y se incrementa al máximo en la dirección opuesta, el campo magnético construye a fuerza máxima en la polaridad

opuesta. Por ultimo, el campo se colapsa a cero mientras el flujo de corriente alterna disminuye a cero al final del primer ciclo completo. Después comienza otro ciclo de corriente.

Campos electromagnéticos El campo electromagnético alrededor de un solo conductor no es muy fuerte. El campo magnético alrededor de una bobina de un devanado de conductores en un núcleo de acero laminado es mucho mas fuerte. El numero de vueltas en la bobina y la cantidad de corriente que fluye a través de la bobina influye en la fuerza electromagnética. Existe un campo de flujo a través del centro de un electroimán solo mientras la corriente fluye a través de la bobina. Cuando se detiene la corriente, el campo magnético se colapso. Cuando se invierte la dirección de la corriente, se invierte la polaridad del imán, también. La acción electromagnética hace que funcionen los motores eléctricos. Como sabe, polos iguales de un imán se repelen entre si mientras que los polos distintos se atraen.


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La figura siguiente ilustra la acción de una barra e imán permanente que esta libre para girar entre dos polos diferentes de un imán fijo. Los dos polos magnéticos del imán fijo atraen o repelen los polos del imán de barra. El imán de barra gira y se alinea con el imán fijo para colocar los polos opuestos uno cerca de otro.

El mismo principio de atracción y repulsión se aplica a los electroimanes. Si reemplaza los imanes de barra en las figuras anteriores por los electroimanes, la acción será la misma. El estator de un motor de inducción es como el imán fijo. El rotor de un motor de inducción es como el imán de barra. Sin embargo, mover el rotor solo algunos grados hasta que se alinee con los polos magnéticos del estator no es adecuado. Debe encontrar alguna forma de mantener girando el rotor. Si puede mover los polos magnéticos del estator lo suficiente para mantenerse alejado de los polos del rotor, el rotor seguirá girando. Los siguientes párrafos describen como rota el campo magnético del estator y como eso causa que gire el rotor. Campos magnéticos giratorios

La onda senoidal comienza con la corriente en cero. El flujo de corriente se incrementa a un máximo en dirección positiva durante los primeros 90 grados (cuarto de ciclo). Después la corriente disminuye hasta alcanzar la corriente cero a los 180 grados (medio ciclo). La corriente se invierte o alterna a los 180 grados y comienza a incrementarse en la dirección negativa. La corriente alcanza un máximo negativo a los 270 grados (tres cuartos e ciclo). La corriente disminuye a cero después de un ciclo completo de 360 grados. Un patrón de onda senoidal de tres fases es como tres ondas senoidales de una sola fase por separado. Cada fase inicia en distintos tiempos, separada por 120 grados, o un tercio de un ciclo.

Piense en la alimentación de tres fases como tres fuentes de energía de una sola fase separadas. Como en la figura anterior las designaciones de tres fases a través de este modulo serán A, B y C. Un motor trifásico tiene uno o más devanados de estator para cada fase. Cada juego de devanados del estator produce un electroimán con dos polos. La siguiente figura ilustra la relación entre los devanados del estator de un motor trifásico que tiene un juego de devanados y, por lo tanto, un electroimán por fase. La figura muestra como se relacionan los devanados entre si.


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Los devanados están espaciados uniformemente alrededor del motor. Note que el cambio en el flujo de corriente en cada fase del devanado ocurre en tiempos distintos. Sin embargo, el cambio siempre es en el mismo orden y siempre espaciado uniformemente en el tiempo. Note que las letras A y a, B y b, y C y c designan los polos en la figura. Los rotores del motor trifásico tienen el mismo número de juegos de devanados por fase que los estatores del motor. Por lo tanto, el rotor trifásico en la figura tiene realmente tres juegos de polos magnéticos, desfasados 120 grados entre si. A continuación, muestra los devanados del rotor con una flecha para que se pueda seguir más fácilmente la explicación. La cabeza de la flecha representa el norte de la polaridad magnética. Vea la figura mientras estudie la siguiente explicación de lo que sucede durante el ciclo completo. Tiempo 1: La corriente a través de la fase A del devanado del estator esta en el flujo positivo máximo. Esto causa que el polo a del estator este en el sur máximo y que el polo norte del rotor este directamente en la a opuesta. La corriente a través de la fase B del devanado del estator es una mitad del flujo negativo máximo y disminuye. El polo B del estator es un polo sur, pero menor a la fuerza máxima. Se vuelve menos atractivo al polo norte del rotor. La corriente a través de la fase C del devanado del estator es un medio del flujo negativo

máximo y se incrementa. El polo C del estator es un polo sur y se vuelve mas atractivo al polo norte el rotor.

Tiempo 2: La corriente a través de la fase C del devanado del estator es negativa máxima. El polo C del estator esta polarizado al sur al máximo, y el polo norte del rotor es opuesto al polo C el estator. Note que el rotor ha empezado rotación en sentido contrario a las manecillas del reloj. La corriente a través de la fase A del devanado del estator diminuye. Es un medio del flujo positivo máximo. El polo a del estator aun esta polarizado al sur, pero se ha vuelto menos atractivo al polo norte del rotor. La corriente a través de la fase B del devanado del estator es la mitad del flujo positivo máximo y se incrementa. Esto causa que el polo b del estator este polarizado parcialmente


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al sur y se vuelva mas atractivo al polo norte del rotor. Tiempo 3: La corriente a través de la fase B del devanado del estator es positiva máxima. El polo b del estator es un polo sur máximo y el polo norte del rotor es el polo b opuesto del estator. La corriente a través de la fase A del devanado del estator es un medio del flujo negativo máximo y se incrementa. El polo A del estator es un polo sur, y se vuelve mas fuerte. Atrae el polo norte del rotor. La corriente a través de la fase C del devanado del estator es un medio del flujo máximo negativo y disminuye. El polo C del estator pierde atracción para el polo norte del rotor. La rotación en sentido contrario a las manecillas del reloj continua. Tiempo 4: La corriente a través de la fase A del devanado del estator esta en el flujo negativo máximo. Esto causa que el polo A del estator este polarizado al sur al máximo, y el polo norte del rotor este directamente opuesto a A. La corriente a través de la fase B del devanado del estator es un medio del flujo positivo máximo y disminuye. El polo b del estator es aun un polo sur, pero pierde atracción para el polo norte del rotor. La corriente a través de la fase C del devanado del estator es un medio del flujo positivo máximo y disminuye. El polo c del estator es un polo sur y se vuelve mas fuerte; por lo tanto, se incrementa la atracción para el polo norte del rotor. Tiempo 5: La corriente a través de la fase C del devanado del estator es positiva máxima. El polo c del estator ahora esta polarizado fuertemente al sur. El polo norte del rotor es el polo c del estator directamente opuesto. La corriente a través de la fase A del devanado del estator es un medio del flujo negativo máximo y disminuye. El polo A del estator aun esta

polarizada al sur pero se vuelve menos atractiva para el polo norte del rotor. La corriente a través de la fase B del devanado del estator es un medio del negativo máximo y se incrementa. Esto causa que el polo B del estator este polarizado al sur y se vuelva mas fuerte. El polo norte del rotor se mueve hacia el polo B del estator. Tiempo 6: La corriente a través de la fase B del devanado del estator es negativa máxima. El polo B del estator esta polarizado fuertemente al sur, y el polo norte del rotor esta opuesto directamente al polo B del estator. La corriente a través de la fase A del devanado del estator es la mitad del flujo positivo máximo ahora, y se incrementa. El polo a del estator ahora esta polarizado al sur y tiene menos atracción para el polo norte del rotor. La corriente a través de la fase C del devanado del estator es un medio del máximo negativo y disminuye. El polo c del estator pierde su atracción para el polo norte del rotor. La siguiente relación de fase es la misma que para el tiempo 1, y el ciclo comienza de nuevo. Ahora ha descubierto como el campo del estator rota y provoca que tibien gire el rotor. Ahora ya sabe que la dirección de rotación del motor puede cambiar modificando cualquier par de cables del estator. La siguiente discusión describirá como es posible eso. Cambio de la dirección de rotación Vea las dos figuras siguientes mientras lee como invertir la rotación del motor trifásico.


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El par de polos del estator etiquetado C-c en la primera figura es B-b en la segunda figura. La fase B y C de los puntas del estator están invertidos. La siguiente discusión explica como hacer que el rotor en la figura anterior rote en sentido de las manecillas del reloj. Tiempo 1: La corriente a través de la fase A del devanado del estator esta en el flujo positivo máximo. Esto causa que el polo a del estator este en el sur máximo y que el polo norte del rotor este directamente opuesto a a. La corriente a través de la fase B del devanado del estator es la mitad del flujo negativo máximo y disminuye. El polo B del estator es un polo sur, pero de fuerza decreciente. Se vuelve menos atractivo al polo norte del rotor. La corriente a través de la fase C del devanado del estator es la mitad del flujo negativo máximo y disminuye. El polo C del estator es un polo sur, y se incrementa en fuerza. Se vuelve mas atractivo de polo norte del rotor. Tiempo 2: La corriente a través de la fase C del devanado del estator es negativa máxima. El polo C del estator esta polarizado al sur al

máximo; por lo tanto el polo norte del rotor esta directamente opuesto el polo C del estator. La corriente a través de la fase A del devanado del estator disminuye. Es un medio del flujo positivo máximo. El polo a del estator aun esta polarizado al sur; pero tiene una atracción decreciente para el polo norte del rotor. La corriente a través de la fase B del devanado del estator es un medio del positivo máximo y se incrementa. Esto causa que el polo b del estator este polarizado al sur y se incremente en fuerza. El polo norte del rotor se mueve hacia el polo b del estator. Ha iniciado la rotación en sentido de las manecillas del reloj. Tiempo 3: La corriente a través de la fase B del devanado del estator es positiva máxima. El polo b del estator es un polo sur máximo. El polo norte del rotor es el polo b opuesto del estator. La corriente a través de la fase A del devanado del estator es la mitad del negativo máximo y se incrementa. El polo A del estator es un polo sur, y se vuelve mas fuerte. Atrae el polo norte del rotor. La corriente a través de la fase C del devanado del estator es la mitad del flujo negativo máximo y disminuye. El polo C del estator pierde atracción para el polo norte del rotor. Continua la rotación en sentido de las manecillas del reloj. Tiempo 4: La corriente a través de la fase A del devanado del estator esta en el flujo negativo máximo. Esto provoca que el polo A del estator este polarizado al sur al máximo, y que el polo norte del rotor este directamente opuesto a A. La corriente a través de la fase B del devanado del estator es un medio del flujo positivo máximo y disminuye. El polo b del estator aun es un polo sur, pero pierde atracción para el polo norte del rotor. La corriente a través de la fase C del devanado del estator es un medio del flujo positivo máximo y se incrementa. El polo c del estator


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es un polo sur y se vuelve mas fuerte; por lo tanto, tiene una atracción creciente para el polo norte del rotor. Tiempo 5: La corriente a través de la fase C del devanado del estator es positiva máxima. El polo c del estator ahora esta fuertemente polarizado al sur. El polo norte del rotor es directamente opuesto al polo c del estator. La corriente a través de la fase A del devanado del estator es un medio del flujo negativo máximo y disminuye. El polo A del estator aun es un polo sur pero atrae menos al polo norte del rotor. La corriente a través de la fase B del devanado del estator es un medio del negativo máximo y se incrementa. Esto causa que el polo B del estator se polarice al sur y se vuelva mas fuerte. El polo norte del rotor se mueve al polo B del estator.

Tiempo 6: La corriente a través de la fase B del devanado del estator es negativa máxima. El polo B del estator esta polarizado al sur fuertemente, y el polo norte del rotor es directamente opuesto al polo B del estator. La corriente a través de la fase A del devanado del estator es un medio del flujo positivo máximo y se incrementa. El polo a del estator es un polo sur y se incrementa en atracción para el polo norte del rotor. La corriente a través de la fase C del devanado del estator es un medio del negativo máximo y se decrementa. El polo c del estator pierde su atracción para el polo norte del rotor. La siguiente relación de fase es la misma que para el tiempo 1, de modo que el ciclo comienza de nuevo. Anteriormente descubrió como la rotación de campo del estator causa que el rotor gire en la misma dirección. Ahora ha visto como la dirección de rotación del motor puede cambiar modificando los dos puntas del estator.


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Características del motor trifásico Velocidad síncrona En la discusión anterior, aprendimos que el rotor hace una revolución completa durante un ciclo de la corriente alterna en un motor trifásico con un devanado de estator por fase. Un motor trifásico con dos devanados del estator por fase tiene dos juegos de polos magnéticos por fase. El rotor hará media revolución durante un ciclo de corriente alterna. Como se dijo antes, los motores trifásicos tienen tantos juegos de devanados del rotor por fase como hay juegos de devanados del estator por fase. Hay seis juegos de polos en el estator en el motor mostrados en la siguiente figura. Por lo tanto, aquí el rotor trifásico realmente tiene seis juegos de polos magnéticos, desfasados 60 grados uno del otro. Para hacer menos compleja la explicación, se muestra uno de estos seis juegos de polos del rotor. Lo otros cinco juegos de polos del rotor interactúan con los polos del estator del mismo modo que el par de polo mostrado. La punta de la flecha es el polo norte de este juego representativo de polos del rotor.

La anterior figura identifica los pares de polos para cada fase. Vea la anterior figura cuando lea la siguiente descripción Tiempo 1: La corriente a través de la fase A del devanado del estator esta en el flujo positivo máximo. Esto causa que el polo a del estator este en el sur máximo y que el polo norte del rotor este directamente opuesto a a. La corriente a través de la fase B del devanado del estator es la mitad del flujo negativo máximo y disminuye. El polo B del estator es un polo sur, pero de fuerza decreciente. Se vuelve menos atractivo al polo norte del rotor. La corriente a través de la fase C del devanado del estator es la mitad del flujo negativo máximo y disminuye. El polo C del estator es un polo sur, y se incrementa en fuerza. Se vuelve mas atractivo de polo norte del rotor.


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Tiempo 2: La corriente a través de la fase C del devanado del estator es negativa máxima. El polo C del estator esta polarizado al sur al máximo; por lo tanto el polo norte del rotor esta directamente opuesto el polo C del estator. La corriente a través de la fase A del devanado del estator disminuye. Es un medio del flujo positivo máximo. El polo a del estator aun esta polarizado al sur; pero tiene una atracción decreciente para el polo norte del rotor. La corriente a través de la fase B del devanado del estator es un medio del positivo máximo y se incrementa. Esto causa que el polo b del estator este polarizado al sur y se incremente en fuerza. El polo norte del rotor se mueve hacia el polo b del estator. Ha iniciado la rotación en sentido de las manecillas del reloj. Tiempo 3: La corriente a través de la fase B del devanado del estator es positiva máxima. El polo b del estator es un polo sur máximo. El polo norte del rotor es el polo b opuesto del estator. La corriente a través de la fase A del devanado del estator es la mitad del negativo máximo y se incrementa. El polo A del estator es un polo sur, y se vuelve mas fuerte. Atrae el polo norte del rotor. La corriente a través de la fase C del devanado del estator es la mitad del flujo negativo máximo y disminuye. El polo C del estator pierde atracción para el polo norte del rotor. Tiempo 4: La corriente a través de la fase A del devanado del estator esta en el flujo negativo máximo. Esto provoca que el polo A del estator este polarizado al sur al máximo, y que el polo norte del rotor este directamente opuesto a A. La corriente a través de la fase B del devanado del estator es un medio del flujo positivo máximo y disminuye. El polo b del estator aun es un polo sur, pero pierde atracción para el polo norte del rotor.

La corriente a través de la fase C del devanado del estator es un medio del flujo positivo máximo y se incrementa. El polo c del estator es un polo sur y se vuelve mas fuerte; por lo tanto, tiene una atracción creciente para el polo norte del rotor. Tiempo 5: La corriente a través de la fase C del devanado del estator es positiva máxima. El polo c del estator ahora esta fuertemente polarizado al sur. El polo norte del rotor es directamente opuesto al polo c del estator. La corriente a través de la fase A del devanado del estator es un medio del flujo negativo máximo y disminuye. El polo A del estator aun es un polo sur pero atrae menos al polo norte del rotor. La corriente a través de la fase B del devanado del estator es un medio del negativo máximo y se incrementa. Esto causa que el polo B del estator se polarice al sur y se vuelva mas fuerte. El polo norte del rotor se mueve al polo B del estator. Tiempo 6: La corriente a través de la fase B del devanado del estator es negativa máxima. El polo B del estator esta polarizado al sur fuertemente, y el polo norte del rotor es directamente opuesto al polo B del estator. La corriente a través de la fase A del devanado del estator es un medio del flujo positivo máximo y se incrementa. El polo a del estator es un polo sur y se incrementa en atracción para el polo norte del rotor. La corriente a través de la fase C del devanado del estator es un medio del negativo máximo y se decrementa. El polo c del estator pierde su atracción para el polo norte del rotor. La siguiente relación de fase es la misma que para el tiempo 1, y el ciclo comienza de nuevo. El rotor ha completado media revolución durante un ciclo de la corriente de entrada. La ilustración nos lleva a la relación mostrada en la siguiente formula.


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Velocidad síncrona = (60xfrecuencia)/numero de pares de polos por fase o, velocidad síncrona. En revoluciones por minuto, es igual a 60 veces los ciclos por segundo dividido entre el numero de pares de polos por fase en el estator. Ahora, aplique esta formula a ejemplos específicos. Ejemplos 1: dado un motor con un par de polos por fase y alimentado a tres fases, con 60 hertz, velocidad síncrona = (60xfrecuencia)/ numero de pares de polos por fase o velocidad síncrona = (60x60)/1 = 3600 rpm Ejemplos 2: Dado un motor con dos pares de polos por fase y alimentado a tres fases, con 60 hertz, velocidad síncrona = (60xfrecuencia)/numero de pares de polos por fase o velocidad síncrona = (60x60)/2 = 1800 r.p.m. La información anterior ha descrito al rotor como si fuera una barra de imán permanente. Los rotores de los motores de inducción son electroimanes. La siguiente sección explica como y porque las r.p.m. del motor de inducción se acercan a la velocidad sincronía, pero casi nunca la alcanza. Deslizamiento La velocidad a la que funciona un motor de inducción es menor a la velocidad sincrona. Si el rotor girara a la misma velocidad que el campo magnético del estator, no habría corriente inducida en el rotor. (recuerde, los tres factores necesarios para la corriente inducida son: un conductor, un campo magnético, y movimiento relativo). No habrá movimiento relativo si el rotor girara a la misma velocidad que el campo magnético del estator. El termino para esta diferencia entre velocidad síncrona y velocidad real es deslizamiento. El deslizamiento se explica comúnmente como el porcentaje de velocidad síncrona. Cuando la carga en un motor es ligera, el rotor trata e girar a velocidad síncrona.

Sin embargo, a medida que el rotor se acerca a la sincronización, hay menos movimiento relativo y por lo tanto menos corriente inducida en los devanados del rotor. Se debilitan los electroimanes del rotor y el rotor casi no se mantiene con la rotación de campo del estator. A medida que se incrementa la carga del motor, el rotor se vuelve mas lento debido al incremento del arrastre. Así, el movimiento relativo entre el campo del estator y el rotor se incrementa, y la acción inductiva produce mas corrientes en los devanados del rotor. Esto hace mas fuerte el campo magnético del rotor para manejar el incremento de carga en el motor. Así, estas dos reacciones incluyen la velocidad de funcionamiento de los motores de inducción: una tendencia a incrementar la velocidad cuando se incrementa el movimiento relativo y una tendencia a disminuir la velocidad cuando disminuye el movimiento relativo. El deslizamiento es normalmente alrededor de 4 o 5 por ciento de la velocidad síncrona. Torsión de ruptura Ya ha visto que el incrementar la carga en un motor de inducción causa que disminuya la velocidad y la fuerza del campo del rotor y, así, se incremente la torsión. La mayoría de los motores e inducción presentan ruptura a cierta torsión de sobrecarga. La torsión de ruptura es el punto al cual un mayor incremento en la carga causara que disminuya la velocidad del motor rápidamente y después se detenga. La torsión de ruptura es usualmente entre dos y cuatro veces la torsión a carga completa. En algunos motores, no hay torsión de ruptura. La torsión máxima ocurre cuando esta parado. La velocidad no disminuye repentinamente a medida que se incrementa la carga. Mas bien, la velocidad disminuye gradualmente para detenerse a medida que se incrementa la carga.


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Tipos de motores industriales Motores jaula de ardilla El motor jaula de ardilla toma su nombre de la construcción de su rotor. El rotor es un núcleo de acero montado en una flecha, con barras de cobre o aluminio montadas en ranuras a lo largo de la longitud del núcleo. Los anillos de los tapas, soldados a los extremos de las barras de cobre o aluminio completan el circuito. El ensamblaje entero se asemeja a la caja en que las ardillas hacen ejercicio. Como discutimos previamente, un rotor de jaula de ardilla es como el devanado secundario de un transformador y un estator es como el devanado primario. La velocidad del motor de jaula de ardilla depende de la carga, la frecuencia del voltaje aplicado, y el numero de pares de polos en el motor. Ya ha visto como la frecuencia y el numero de pares de polos influencian la velocidad síncrona y como la carga afecta el deslizamiento y, así, la velocidad real. Cuando la carga es grande, hay mas deslizamiento, y la velocidad de rotación es baja. Sin embargo, el deslizamiento es una fracción pequeña de la velocidad síncrona que puede considerar usualmente un motor de jaula de ardilla como un motor de velocidad constante. No use motores jaula de ardilla cuando necesite un par de arranque alto. Frecuentemente se usan en ventiladores, controladores de bandas transportadoras, y

compresores de aire debido a sus características de velocidad constante. Motores de rotor devanado Los motores de rotor devanado son similares en principio a los motores jaula de ardilla. Ambos son motores de inducción, pero la construcción del rotor es distinta. Las barras de cobre o aluminio, acortadas en los extremos, hacen circuitos de rotor jaula de ardilla completos. Los devanados de alambre aislado, abierto a los extremos, son el circuito eléctrico en los rotores devanados. Los extremos de los devanados de cable aislado se conectan a los anillos deslizables en la flecha el rotor. Las escobillas conectan los anillos deslizables a los circuitos externos de resistencia variable para completar los circuitos del rotor. Al variar la resistencia externa varia la cantidad de corriente en los devanados del rotor. Esto modifica la torsión de arranque, velocidad de operación y aceleración. La habilidad para cambiar las características de un motor de rotor devanado es una ventaja, pero sacrifica la eficiencia cuando reduce la velocidad del motor. Por lo tanto, use motores de rotor devanado en equipo pesado como elevadores, malacates, grúas y transportadores. Necesita un par de arranque alto, aceleración suave y velocidad variable para tal equipo.


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Conexiones estándar del motor trifásico Puede usar el numero de motores que desee ya sea con 220 volts, alimentación trafica o 440 volts, alimentación trafica si re-arregla las conexiones del devanado del estator. Estos motores tienen dos devanados para cada fase. Cada uno es un devanado de 220 volts. Cuando tiene que operar el motor a 220 volts, conecte los devanados para cada fase en paralelo de modo que la corriente se divida entre ellos. Si debe operar el motor en 440 volts, conecte los devanados para cada fase en serie. Entonces, la corriente en cada fase pasa por una bobina antes de entrar al segundo bobina. Hay nueve cables, o conexiones, para bobinas, lo que simplifica conectar las bobinas. Las designaciones desde T1 hasta T9 para seguir las designaciones estándar en la industria. Existen dos arreglos distintos para conectar los devanados de un motor trifásico. Los dos arreglos se llaman conexiones delta y estrella porque el diagrama de uno de los arreglos se parece a una estrella, y el otro arreglo se asemeja a la letra griega delta. La discusión que sigue se refiere conexiones de voltaje alta y baja para estatores de motor conectados en delta y estrella. Conexiones estrella La siguiente figura es una ilustración de un arreglo estrella de devanado de motor. Llamamos a este arreglo conexión “eye” porque el diagrama se parece a una letra Y al revés.

Los tres cables que proporcionan la alimentación al motor se etiquetan normalmente L1, L2 y L3. Estas etiquetas identifican las fases A, B y C respectivamente. Para la rotación normal del motor, L1 debe conectarse al cable T1; L2 debe conectarse a T2; y L3 debe conectarse a T3. Debe invertir dos cables de alimentación para invertir la rotación del motor, pero siempre debe conectar los tres cables de alimentación a T1, T2 y T3. El diagrama etiquetado “Conectado en estrella para voltaje alto” se ilustra el arreglo de conexión necesario para operar el motor con alimentación trafica a 440 volts. Esta es una convención estándar usada en la industria. Debe recordar como hacer estas conexiones. El diagrama etiquetado “Conectado en estrella para voltaje bajo” se ilustra el arreglo de conexión en paralelo que debe usar para operar el motor con alimentación trifásico a 220 volts. Debe notar que los tres cables de alimentación de entrada están conectados a T1 y T7, T2 y T8, y T3 y T9.


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Conexiones en delta

Note que los tres cables de alimentación están etiquetados L1, L2 y L3 como en el arreglo de conexión estrella. Debe conectar los tres cables de potencia a T1, T2 y T3 ya sea para operar en voltaje alto o bajo. Puede invertir dos cables de alimentación para invertir la rotación del motor. El diagrama etiquetado “Conectado en delta para voltaje alto” se ilustra el arreglo de conexión necesario para operar el motor con alimentación trifásica de 440 volts.

Esta es la convención estándar usada en la industria. El diagrama etiquetado “Conectado en delta para voltaje bajo” se ilustra el arreglo de conexión en paralelo que debe usar para operar el motor con potencia trafica a 220 volts. Debe notar que el cable L1 d la potencia de entrada esta conectado a T1, T6 y T7; L2 a T2, T4 y T8; y L3 a T3, T5 y T9. Cuestionario 1. Describa los principios magnéticos básicos. 2. Describa como operan los electroimanes. 3. Describa brevemente como esta construido un motor de inducción. 4. Explique brevemente como funciona un motor trifásico. 5. Describa las características y conexiones del motor de inducción. 6. Describa brevemente la operación de variador de velocidad.

Entrenadores Dedutel Descripción del módulo Variación de Frecuencia 26

Entrenador en Variación de Frecuencia Descripción de Módulo

Entrenadores Dedutel Descripción del módulo Variación de Frecuencia

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El Entrenador en Variador de Frecuencia DE-00000VAR se compone de los siguientes elementos Módulo Descripción

Mesa de Entrenador

La mesa de trabajo esta fabricada con perfil estructural de aluminio y cuenta con una estructura vertical para el alojamiento de los módulos de entrenadores DEDUTEL. Se puede trabajar con diversos módulos montados en la mesa ya que el diseño permite alojar, desplazar o retirar los módulos a voluntad mientras se trabaja, la estructura esta formada por 3 niveles, cada nivel tiene la capacidad para alojar hasta 5 módulos de fallas DEDUTEL tipo A (120x180mm). Los módulos DEDUTEL tipo B, miden el doble de ancho que un modulo A, por tal motivo pueden ser alojados en la estructura sin problema alguno. Cuenta con 4 ruedas de goma para su mejor desplazamiento, las ruedas frontales están equipadas con freno para evitar el movimiento cuando se este trabajando en ella. La cubierta de la mesa es de un material dieléctrico y resistente a la abrasión, proporcionado un nivel de seguridad al trabajar con los módulos eléctricos.

Variador de frecuencia

Éste módulo cuenta con el variador de frecuencia, modelo Micromaster 440 de SIEMENS, tiene una capacidad para motores de 1/3 HP, incluido en el entrenador, se alimenta a 220VCA trifásicos. Del lado derecho cuenta con un conector DB25 para conectar el módulo de bornes, bajo este se encuentra un receptáculo de 4 polos para conectar el motor. El módulo de encendido, o contactor, se enchufa a un conector de 5 polos de la parte posterior.


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Modulo de contactor o encendido

Este módulo contiene al frente un switch para encender el entrenador, una vez que es conectado correctamente. Se conecta al variador mediante el conector de 5 polos, y a la línea trifásica con el conector de 4 polos circular. En caso de ser necesario, contiene un paro de emergencia que interrumpe la alimentación eléctrica al equipo.

Modulo de botones.

Al frente de este módulo se observa, en la parte superior izquierda, una lámpara que puede indicar cuando el motor esta en funcionamiento u ocurrió un evento de falla, debajo de esta se encuentran los bornes de conexión de dicha lámpara. En la parte superior derecha contiene un potenciómetro de 10Kohms, sirve para controlar la velocidad del motor de forma manual, si así se requiere, abajo contiene 3 bornes, 2 de estos bornes son para alimentar el potenciómetro y el otro entrega un voltaje variable, según la posición de la perilla, esto nos permitirá modificar la velocidad del motor. En la parte inferior tiene 3 botones, el botón verde puede controlar el arranque y paro del motor, el botón azul controlar la inversión de giro y el rojo puede servir para simular que una señal externa requiere que el motor se detenga.


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Modulo de bornes.

Al frente de este módulo se puede observar, en la parte izquierda, un conector DB25 macho, este sirve para conectar el módulo de variador con el modulo de bornes, contiene bornes rojos que proporcionan 24 VCD, bornes azules para entradas digitales (ej. DIN1), los cuales son utilizados para conectar con los switch del modulo de botones, cuenta con entradas adicionales que pueden ser configuradas mediante los parámetros del variador, así también un borne negro que es 0 VCD, el cual es utilizado para la lámpara de pruebas junto con un borne de 24 VCD. En la parte izquierda superior se encuentran dos bornes que pueden alimentar al potenciómetro, del módulo de botones, abajo de estos tenemos los bornes de entradas analógicas que son alimentadas con la señal del potenciómetro, abajo se encuentran las salidas analógicas que indican la velocidad a la que esta girando el motor, esto se puede verificar mediante un multímetro, debajo de estos se encuentran los bornes para comunicarse con el protocolo RS485, y finalmente se encuentran los bornes de salida a relé ( común, NA y NC)

Módulo de motor trifásico

Este motor es exclusivamente para el módulo de variador de frecuencia, tiene una potencia de 1/3 de HP, la conexión al variador es de 220VCA 60Hz, corriente nominal de 1.6A y 1720rpm.

SDP/BOP

El entrenador incluye los paneles SDP (Status Display Panel) y BOP (Basic Operador Panel). El panel SDP cuenta con dos espacios para los indicadores del variador, es posible hacer diagnósticos simples de su estado, normalmente se usa con los módulos de bornes y botones, para el manejo básico del variador. El panel BOP cuenta con un conjunto de teclas para configurar ciertas propiedades del variador, es posible diagnosticar alarmas y fallas específicas, cuenta con botones para arranque, paro, inversión de giro, subir y bajar velocidad.

Entrenadores Dedutel Prácticas Variación de Frecuencia 30

Entrenador en Variación de Frecuencia Prácticas

Entrenadores Dedutel Prácticas Variación de Frecuencia

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Practica 1 Objetivo: Identificar los elementos que componen al entrenador de Variador de Frecuencia. Material.

1. Módulo de Variador de Frecuencia 2. Módulo de bornes del variador 3. Módulo de encendido del variador 4. Módulo de botones del variador 5. Módulo de motor trifásico 6. Panel SDP (Status Display Panel) 7. Panel BOP (Basic Operator Panel)

Desarrollo. Las partes que componen al entrenador de variador de frecuencia son las siguientes:

1. Módulo de Variador de Frecuencia.

2. Módulo de bornes del variador

Variador de Frecuencia

Hacia bornes de variador

Hacia motor trifásico

Receptáculo de 4 polos

Hacia variador de frecuencia

Bornes de conexión para entradas y

salidas, digitales y analógicas


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3. Módulo de encendido del variador

4. Módulo de botones del variador

5. Módulo de motor trifásico


Paro de emergencia

Botones de arranque, inversión de giro y

acuse de fallos

Lámpara indicadora Potenciómetro para control de

velocidad


Clavija de 4 polos Disco frontal


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6. Panel SDP (Status Display Panel)

7. Panel BOP (Basic Operator Panel)

Cuestionario

1. ¿Cuantos y cuales son los módulos del entrenador de variador de frecuencia? R. Son 5 módulos, el panel SDP y el panel BOP son accesorios del propio variador • Variador de frecuencia • Bornes de variador • Encendido o contactor • Botones de variador • Motor trifásico 2. ¿Que módulo contiene el botón de paro de emergencia y por que? R. El módulo de encendido o contactor contiene el botón de paro de emergencia, si por alguna razón es necesaria su intervención, mediante éste se suspende la energía suministrada al entrenador.


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3. ¿Que elementos visualiza en el módulo de botones para el variador, y para que considera usted

que se utilicen? R. Contiene 3 interruptores retenidos, el de color verde comúnmente se utiliza como arranque y paro, el azul para inversión de giro y el rojo para solicitar algún tipo de falla. Una lámpara indicadora que nos podría señalar que el variador se encuentra en funcionamiento y un potenciómetro que se podría utilizar para controlar la velocidad del motor de forma manual. 4. ¿Qué diferencias logra apreciar entre el panel SDP y el panel BOP? R. El panel SDP solo contiene dos espacios para indicadores luminosos, el panel BOP contiene teclas que podrían controlar y hasta configurar algunas características del variador de frecuencia.


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Practica 2 Objetivo: Operar de forma básica el Variador de Frecuencia (panel SDP). Material

8. Módulo de Variador de Frecuencia. 9. Módulo de bornes del variador. 10. Módulo de encendido del variador. 11. Módulo de botones del variador. 12. Módulo de motor trifásico. 13. Panel SDP (Status Display Panel)

Desarrollo

1. Asegúrese de que los módulos se encuentren conectados, como se muestra a continuación.

2. Asegúrese de que el interruptor de encendido, se encuentre en la posición de apagado, conecte

el entrenador a una toma trifásica de 220VCA. Es recomendable que el botón de paro de emergencia sea activado, como procedimiento de seguridad.

3. En caso de encontrarse el panel BOP (Basic Operador Panel) conectado retírelo, y en su lugar

conecte el panel SDP (Nunca retirar o conectar el panel con el equipo encendido).


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4. Conectar el potenciómetro (se localiza en el módulo de botones) a la entrada analógica AIN1, (se localiza en el módulo de bornes), como se muestra a continuación:

El potenciómetro permitirá variar la velocidad del motor. Una vez conectado asegúrese de dejarlo en la mínima posición.

5. Conectar la entrada digital para arranque y giro en sentido derecho (DIN1), como se muestra a continuación:

Esta entrada permite arrancar el motor y también esta configurada para que gire en sentido derecho. Es muy importante verificar que el botón no se encuentre presionado, ya que al encender el equipo el motor comenzaría a girar.


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6. Retirar el paro de emergencia y accionar el interruptor de encendido. Tener siempre a la mano el botón de paro de emergencia. Finalmente accionar el botón de arranque, el motor deberá girar según se regule el potenciómetro, verificar el giro con el disco montado al frente.

7. Disminuya la velocidad del motor hasta detenerlo, posteriormente desactive el botón de arranque, apague el variador y desconéctelo de la línea trifásica. Por seguridad accione el botón de paro de emergencia.

8. Retire las conexiones elaboradas. Cuestionario

1. ¿Porque es recomendable activar el botón de paro de emergencia, mientras se realizan las conexiones?

R. Es recomendable activarlo ya que de esta manera disminuimos el riesgo de que por accidente, sea energizado el variador, mientras se realizan las conexiones y revisión de estas. 2. ¿Por que considera importante no retirar los paneles o intercambiarlos con el equipo

encendido? R. El equipo tiene la capacidad de detectar cuando se retira o se realiza el cambio del panel, pero mientras el equipo no sea dominado, es muy recomendable que estas actividades se realicen con mucho cuidado y preferentemente hacerlo con el equipo apagado.

3. ¿Explique por que el potenciómetro es conectado de la forma indicada, a una entrada analógica

del variador? R. La entrada analógica del variador de frecuencia, puede recibir un rango de 0 a 10VCD, que corresponden de 0Hz a 60Hz, para lograr controlar este rango de frecuencia con el potenciómetro, es necesario alimentar a sus extremos con este potencial, 0V y 10VCD, la terminal del centro se conecta al borne de señal AIN1+, donde se tiene un voltaje variable según la posición del potenciómetro, y por lo tanto un cambio de velocidad en el motor. La terminal marcada como AIN1- se hace común con 0V.


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Práctica 3 Objetivo: Operar de Forma básica el variador de frecuencia (panel SDP). Material

14. Modulo de Variador de Frecuencia. 15. Modulo de bornes del variador. 16. Modulo de encendido del variador. 17. Modulo de botones del variador. 18. Modulo de motor trifásico. 19. Panel SDP (Status Display Panel)

Desarrollo Seguir los pasos 1 al 5 de la práctica 2, continuar con los pasos siguientes.

6. Conectar la entrada digital para inversión de giro (DIN2) como se muestra a continuación:

Esta entrada permite invertir el sentido de giro del motor, es importante verificar que el botón no se encuentre presionado.

7. Retirar el paro de emergencia y accionar el interruptor de encendido. Tener siempre a la mano el botón de paro de emergencia. Finalmente accionar el botón de arranque (DIN1), controle la velocidad por medio del potenciómetro, verificar el giro mediante el disco montado al frente.

8. Disminuya la velocidad del motor al mínimo, hasta detenerlo

9. Accione el botón de inversión de giro y controle la velocidad por medio del potenciómetro,

verifique el giro mediante el disco montado al frente.


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10. Disminuya de nuevo la velocidad del motor hasta detenerlo, desactive el botón de inversión de

giro (DIN2), controle nuevamente la velocidad con el potenciómetro y verifique el giro mediante el disco montado al frente.

11. Disminuya la velocidad del motor hasta detenerlo, posteriormente desactive los botones de

arranque e inversión de giro, apague el variador y desconéctelo de la línea trifásica. Por seguridad accione el botón de paro de emergencia.

12. Retire las conexiones elaboradas.

Cuestionario 1. ¿Por qué es importante verificar que los interruptores, del módulo de botones, no se encuentren

activados antes de energizar el equipo? R. Porque si alguno se llega encontrar activo, inmediatamente después de energizar o poner en marcha el motor, el eje del motor podría comenzar a girar o girar en un sentido equivocado. 2. ¿Por qué se disminuye la velocidad del motor antes de invertir el giro? R. El variador tiene la capacidad de proteger al motor y así mismo en caso de indicar repentinamente un cambio en el sentido de giro, pero mientras el equipo no sea dominado es muy recomendable que se tenga que detener antes de indicar un cambio en el sentido.


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Practica 4

Objetivo: Identificar posibles fallas mediante el panel SDP.

Materiales:

1. Modulo de Variador de Frecuencia. 2. Modulo de bornes del variador. 3. Modulo de encendido del variador. 4. Modulo de botones del variador. 5. Modulo de motor trifásico. 6. Panel SDP (Status Display Panel)

Desarrollo:

1. Seguir los pasos 1 al 5 de la práctica 2 y paso 6 de la práctica 3, continuar con lo siguiente. 2. Revisar el estado del variador (panel SDP) y compararlo con la siguiente tabla.


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3. Retirar el paro de emergencia y accionar el interruptor de encendido. Tener siempre a la mano el botón de paro de emergencia, revisar el estado del variador (panel SDP) y compararlo con la tabla anterior.

4. Accionar el botón de arranque y controlar la velocidad con el potenciómetro, verificar el giro con el disco montado al frente, revisar el estado del variador (panel SDP) y compararlo con la tabla anterior.

5. Disminuya la velocidad del motor al mínimo, hasta detenerlo, accione el botón de inversión de giro y controle la velocidad por medio del potenciómetro, verifique el giro mediante el disco montado al frente, revisar el estado del variador (panel SDP) y compararlo con la tabla anterior.

6. Disminuya la velocidad del motor hasta detenerlo, posteriormente desactive los botones de

arranque e inversión de giro, apague el variador y desconéctelo de la línea trifásica. Por seguridad accione el botón de paro de emergencia.

7. Retire las conexiones elaboradas.


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Practica 5 Objetivo: Relacionarse con los botones del panel BOP. Material

8. Módulo de Variador de Frecuencia 9. Módulo de encendido del variador 10. Módulo de motor trifásico 11. Panel BOP (Basic Operator Panel)

Desarrollo 1. Identifique los siguientes botones en el panel BOP incluido en el entrenador de variador de frecuencia.


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Cuestionario

1. ¿Cómo se habilita y deshabilita el arranque del motor desde el panel BOP? R. Para activar el panel es necesario que el parámetro P0700 se encuentre con el valor de 1, para controlar nuevamente el arranque del motor con los bornes, configurar el P0700 con el valor de 2, en la práctica 6 se describe como modificar los parámetros. 2. ¿Cómo se habilita y deshabilita el control de la velocidad en el panel BOP? R. Para controlar la velocidad del motor con las teclas “Subir valor” y “Bajar valor” configurar el parámetro P1000 con el valor de 1, si se requiere controlar la velocidad con el potenciómetro y la entrada analógica, configurar el parámetro P1000 con el valor de 2


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Practica 6 Objetivo: Operar de forma básica el variador de frecuencia mediante el panel BOP (Basic Operador Panel) Material

1. Módulo de Variador de Frecuencia 2. Módulo de encendido del variador 3. Módulo de motor trifásico 4. Panel BOP (Basic Operator Panel)

Desarrollo

1. Asegúrese de que los módulos se encuentren conectados, como se muestra a continuación.

2. Asegúrese de que el interruptor de encendido, se encuentre en la posición de apagado, conecte el entrenador a una toma trifásica de 220VCA. Es recomendable que el botón de paro de emergencia se encuentre activado, como procedimiento de seguridad

3. En caso de encontrarse el panel SDP conectado, retírelo, y en su lugar conecte el panel BOP

(Nunca retirar o conectar el panel con el equipo encendido)


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4. La función de los botones del panel se describe en la siguiente tabla.

5. Con el panel BOP es posible modificar parámetros para ajustar las propiedades deseadas del convertidor, por ejemplo, tiempos de rampa, frecuencias mínima y máxima, etc. El número de parámetro seleccionado y el ajuste de los valores de los parámetros se visualizan en la pantalla de cristal líquido. Existen 4 niveles de acceso para los usuarios, para el tema que nos ocupa solo se utilizará el nivel estándar, para puesta en marcha rápida.

6. Retirar el paro de emergencia y accionar el interruptor de encendido. Tener siempre a la mano

el botón de paro de emergencia.


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Como ejemplo elaborar el siguiente ejercicio, de esta forma iniciaremos la configuración para puesta en marcha rápida:

7. Revisar y tomar nota de los datos de placa del motor, como ejemplo se tiene lo siguiente:


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8. Continuar con las configuraciones siguientes:


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9. Una vez configurado el variador , accionarlo de la siguiente forma: Pulsar el botón verde para poner en marcha el motor, este girará a la frecuencia indicada en el parámetro P1080, frecuencia mínima.

Pulsar el botón Subir Valor, cuidar que la velocidad del motor solo suba hasta 60Hz, ya que es la especificada para el motor.

Al alcanzar el valor de 60Hz pulsar el botón Bajar Valor, disminuya la velocidad del motor hasta aproximadamente 10Hz.

Cambie el sentido de giro presionando la tecla Invertir Sentido, el motor comenzará a disminuir la velocidad, llegará a 0 Hz e invertirá el sentido hasta alcanzar 10Hz.

Detenga el motor presionando el botón de parada

10. Apague el variador y desconéctelo de la línea trifásica. Por seguridad accione el botón de paro de emergencia.

Cuestionario

1. ¿Para que sirve el panel BOP? R. El panel BOP sirve para modificar las propiedades del variador, mediante el ajuste de parámetros, dichas propiedades pueden ser el tiempo de aceleración, tiempo de desaceleración, fijar la frecuencia máxima y mínima. 2. ¿Con cuántos niveles de acceso cuenta el variador de frecuencia y en cual nos enfocaremos en

estas prácticas? R. 4 niveles de acceso y se trabajará con el nivel estándar 3. ¿Con que valores se deben configurar los parámetros, para trabajar con el motor que incluye el

entrenador de variador de frecuencia? R. P0304= 220 P305=1.6 P307= 0.33 solo si P0100=1 P0310= 60 P0311= 1720


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Practica 7 Objetivo: Operar de forma estándar el variador de frecuencia, parametrizando rampas de aceleración y desaceleración., mediante el panel BOP (Basic Operador Panel) Material

1. Módulo de Variador de Frecuencia 2. Módulo de encendido del variador 3. Módulo de motor trifásico 4. Panel BOP (Basic Operator Panel) 5. Cronómetro

Desarrollo

1. Verificar los pasos para puesta en marcha rápida de la práctica 6, para confirmar que el variador se encuentra correctamente configurado, con los datos de placa del motor que incluye.

2. Modificar el parámetro P1120, tiempo de aceleración, a 200 segundos 3. Modificar el parámetro P1121, tiempo de desaceleración, a 200 segundos 4. Ajuste la frecuencia máxima, P1082, a 60Hz 5. Prepare un cronómetro para tomar nota de que tiempo corresponde a cada frecuencia de

aceleración (Seleccione los intervalos de tiempo a verificar). 6. Arranque el motor y anote sus resultados en la siguiente gráfica.


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7. Nuevamente prepare el cronómetro 8. Presione el botón de Parada y tome nota de que tiempo corresponde a cada frecuencia de

desaceleración (Seleccione los intervalos de tiempo a verificar).

9. Puede seleccionar valores diferentes de tiempo y de frecuencia, así como probar con la inversión de giro.

10. Apague el variador y desconéctelo de la línea trifásica. Por seguridad accione el botón de paro

de emergencia.


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Practica 8 Objetivo: Operar de forma estándar el variador de frecuencia, parametrizando rampas de aceleración y desaceleración, verificar también como se comporta la salida en los bornes analógicos. Material

1. Módulo de Variador de Frecuencia 2. Módulo de encendido del variador 3. Módulo de motor trifásico 4. Panel BOP (Basic Operator Panel) 5. Multímetro

Desarrollo

1. Asegúrese de que los módulos se encuentran conectados como se muestra a continuación

2. Verifique la configuración del variador de acuerdo a los pasos de la práctica 6. 3. Modificar el parámetro P1120, tiempo de aceleración, a 200 segundos 4. Modificar el parámetro P1121, tiempo de desaceleración, a 200 segundos 5. Ajuste la frecuencia máxima, P1082, a 60Hz.


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6. Preparé un multímetro para tomar mediciones de voltaje en la salida analógica, como se muestra a continuación.

7. Tome nota en la siguiente tabla de los valores de voltaje durante la aceleración, cada 10 segundos, arranque el motor.

Tiempo Acel-Volts0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200


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8. Tome nota en la siguiente tabla de los valores de voltaje durante la desaceleración, cada 10 segundos, pare el motor.

Tiempo desacel-Volts0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

9. Puede seleccionar valores diferentes de tiempo, así como probar con la inversión de giro. 10. Apague el variador y desconéctelo de la línea trifásica. Por seguridad accione el botón de paro

de emergencia.

MICROMASTER 440 SIN FILTRO 1/3AC200-240V +10/-10% 47-63HZ PAR RES. CONSTANTE 0,25 KW SOBRECARGA 150% 60S, 200% 3S PAR RES. CUADRATICO 0,25 KW 173 X 73 X 149 (AL X A X P) GRADO DE PROTECCION IP20 TEMP. AMBIENTE -10+50 GRD C SIN PANEL AOP/BOP


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Resolución de Problemas

Falla Problema solución Cable de alimentación sin tensión

Verifique que l cable de alimentación este conectado a una toma de corriente adecuada.

Interruptor de encendido en posición de apagado

Coloque el interruptor en posición de encendido

Fusibles de protección abiertos Revise los fusible y sustitúyalos, teniendo en cuenta todas las medidas de seguridad.

El variador no enciende

Paro de emergencia activado Quite el paro de emergencia Parámetros del variador incorrectos Verifique y ajuste los parámetros del

variador Fusibles de protección abiertos Revise los fusible y sustitúyalos, teniendo

en cuenta todas las medidas de seguridad.

El modulo de variador esta conectado pero no hay señal de salida.

Motor desconectado Conecte el motor al receptáculo del variador.

Motor conectado a una toma directa de tensión

Verifique que el motor este conectado a la salida del variador y que este esté conectado a una toma de tensión.

El modulo de control no esta conectado correctamente.

Verifique que el conector DB-25 este conectado correctamente

El motor no varia la velocidad

Esta usando el potenciómetro para la variación de velocidad.

Mueva el potenciómetro o quite esa función.

Variador desconectado Conecte el variador Paro de emergencia activado Quite el paro de emergencia

Parámetro de frecuencia a 0Htz o muy bajo

Ajuste el parámetro de frecuencia.

Esta usando el potenciómetro para la variación de velocidad y esta en la posición mas baja.

Mueva el potenciómetro.

El motor no arranca

El variador espera una entrada para arrancar

Conecte los puentes necesarios en el modulo de bornes para arrancar (consulte su manual de practicas)

Entrenadores Dedutel Índice Variación de Frecuencia

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Índice Alcance y Compatibilidad de este documento 4 Bases Teóricas 5 Variador de Velocidad y Motor Trifásico 6 ¿Cómo está constituido un variador de frecuencia? 7 Aplicaciones de los variadores de frecuencia 8 Industrias donde se utiliza 9 Motor trifásico 10 Principios magnéticos básicos Cómo interactúan los polos magnéticos Cómo funcionan los electroimanes 11 Construcción de un motor trifásico 12 Principios de los motores trifásicos 14 Acción inductiva Campos electromagnéticos Campos magnéticos giratorios 15 Cambio de dirección de la rotación 17 Características de un motor trifásico 20 Velocidad síncrona Deslizamiento 22 Torsión de ruptura Tipos de motores industriales 23 Motores jaula de ardilla Motores de rotor devanado Conexiones estándar del motor trifásico 24 Conexión Estrella Conexión Delta 25 Descripción del Módulo 26 Prácticas 30 Práctica 1 31 Práctica 2 35 Práctica 3 38 Práctica 4 40 Práctica 5 42 Práctica 6 44 Práctica 7 49 Resolución de Problemas 54 Índice 55

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