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Variadores de velocidad ajustables de CA
La velocidad del motor de CA se basa en el número de polos incorporados y la frecuencia de la tensión de CA aplicada. Para cambiar la velocidad, los controladores de CA se utilizan para cambiar la frecuencia de la señal aplicada cambiando la señal de 60 Hz a CC y luego cambiando la señal a CA de frecuencia y voltaje variables y controlables. Estos controladores se conocen como inversores. La mayoría utiliza tecnología de modulación de ancho de pulso (PWM), pero también hay disponibles inversores de fuente de corriente (CSI) (con clasificaciones de HP más altas). Los variadores de flujo vectorial tienen una estrategia de control más precisa que controlar estrictamente los voltios de salida y la frecuencia de los inversores PWM.
Sistema de accionamiento de frecuencia variable
En todos los sistemas de accionamiento de frecuencia ajustable (o accionamiento de frecuencia variable), el voltaje en el motor de accionamiento varía directamente con la frecuencia de salida, hasta la frecuencia nominal del motor. Hay dos excepciones; durante la aceleración, algunos accionamientos aumentan el voltaje de entrada por encima de la relación constante de voltios por hertz para producir una aceleración más rápida; y, cuando los accionamientos funcionan por encima de la frecuencia nominal del motor, mantienen el voltaje constante del motor.
Potencia de salida Frente a Velocidad del Variador de Frecuencia Ajustable
Inversores de fuente de corriente (CSI)
Los variadores CSI regulan la corriente en lugar de la tensión. A medida que la frecuencia de la señal de CA aplicada aumenta o disminuye para controlar la velocidad del motor, el inversor regula la cantidad de corriente que fluye a través del motor para evitar daños en el motor. Los accionamientos CSI pueden regenerar la potencia de vuelta a la línea de CA de entrada para que el frenado de una carga de revisión no dependa de las capacidades térmicas de las resistencias de frenado dinámicas. Son populares en clasificaciones de más de 200 CV.
Unidades de modulación de ancho de pulso (PWM)
En una unidad PWM, la velocidad del motor se controla mediante la frecuencia de salida del inversor. Sin embargo, la corriente del motor se controla encendiendo y apagando rápidamente el inversor muchas veces durante cada ciclo. La forma de onda actual se controla para evitar el sobrecalentamiento del motor. Una sección típica del convertidor consiste en una sección rectificadora de onda completa, que no está regulada pero es constante. La sección del inversor se controla para activar y desactivar los semiconductores de potencia en frecuencias portadoras de 2 a 20 kHz.
Variadores de flujo Vectorial: una estrategia de control avanzada para variadores PWM. El voltaje de CA impreso en los devanados de un motor de inducción de jaula de ardilla consta de dos vectores, un vector de par y un vector de flujo magnético. Los valores se pueden calcular cuando se conocen la frecuencia de accionamiento, la posición del eje y la tensión media cuadrada instantánea de la raíz (rms). Una ventaja es su capacidad para ofrecer un rango de velocidad amplio y controlado, como 2000:1.
Variadores de velocidad ajustables de CC
En este tipo de sistema de accionamiento, un motor de CA acciona un generador de CC. El generador es una fuente de alimentación de voltaje ajustable para el motor de accionamiento de CC. Los accionamientos de CC son eléctricamente simples, permiten un funcionamiento continuo en los cuatro cuadrantes y cubren una amplia gama de potencias. Los módulos de potencia tipo tiristor se utilizan para potencias de accionamiento de menos de 1 HP a más de 2000 HP.
Un motor de corriente continua con un voltaje de campo constante aumenta su velocidad cuando el voltaje a través de su circuito de armadura aumenta, y viceversa. Por encima de la velocidad base del motor (velocidad nominal máxima con carga nominal, armadura y voltaje de campo), la velocidad se puede aumentar reduciendo el voltaje de campo. Aunque la velocidad aumenta y la potencia permanece constante, el par se debilita. Se deben establecer salvaguardias para evitar que el motor se «escape» en caso de que se pierda energía en el circuito de campo.
Potencia de salida Frente a Velocidad de un Accionamiento de CC con Tensión de Inducido y Corriente de Campo
La mayoría de los accionamientos de uso general utilizan reguladores digitales y algunos utilizan reguladores analógicos donde necesitan proporcionar un rendimiento servo.
Un sistema de accionamiento de CC consta de un motor de CC y un conjunto de control de velocidad dedicado. Los variadores de CC están disponibles de 1/4 HP a 10 HP para funcionar con una potencia monofásica de 115 Vca y 230 Vca. Las velocidades de la base del motor varían de 3,450 a 300 rpm, pero no todas las clasificaciones de HP están disponibles a todas las velocidades de la base. Los accionamientos de CC de uso general están diseñados para soportar un par constante simple, aplicaciones de rango de velocidades de 10:1 a 20:1, con y sin marcha atrás.
Servomotores
Los servomotores son variaciones de los variadores básicos de CC y CA, la diferencia es que un servomotor acelera, desacelera e invierte una carga más rápido y llega a una posición especificada con más precisión. Los accionamientos de CC y los accionamientos de CA controlados por vector de flujo a menudo proporcionan un rendimiento de tipo servo. Los motores paso a paso y sus controladores también compiten con los servoaccionamientos.
Los servomotores se clasifican en términos de valores de par continuos e intermitentes en el rango de velocidades controladas y la tasa de aceleración máxima en lugar de caballos de fuerza. Las velocidades máximas son de hasta 9,000 rpm con servos sin escobillas, 3,000 rpm para unidades de CC de bobina móvil y hasta 2,000 rpm para unidades de CC de tipo cepillo controladas por tiristor.
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El contenido de esta página se creó utilizando extractos del Manual de Transmisión de Energía (5a Edición), escrito y vendido por la Asociación de Distribuidores de Transmisión de Energía (PTDA).
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