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[Solucionado] variador de velocidad para motores trifasicos y monofasicos

31/5/2006 12:56PM
Quizás al ver el titulo habrán pensado que se trataba de un aporte pero no…
Es una consulta.

Durante un tiempo largo trabaje en una metalúrgica, hacían puertas inyectadas con poliuretano, trabajaban con aluminio, etc.
En la sección que yo estaba las cintas transportadoras funcionaban con motores trifásicos, pero, el control de la velocidad se hacia variando la frecuencia.

También trabaje un tiempo reparando auto elevadores eléctricos, pero aquí la historia es otra, estos son motores de corriente continua.

Bueno lo que quería saber es como son algunos de los circuitos que controlan velocidad mediante la modificación de la frecuencia???
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18/7/2008 04:35AM
Miguel, la variación escalar, solo se puede implementar en motores de alterna, ya que los motores de continua no se puede variar la tensión de alimentación alternadamente. Estos no estan desarrollados para este tipo de trabajo...y si se pudiese, ya dejarían de ser motor DC)....
Hasta ahora, el único control efectivo para un motor DC, es el PWM, ya que un reóstato le quita mas torque al motor que si implementáramos un control por ancho de pulso....
Como se mencionó anteriormente, se puede desarrollar con mucha facilidad el control de disparo...se puede implementar desde un sencillo 555, hasta un pequeño oscilador con una par de compuertas logicas y un 4017 para generar el PWM. El tema está en los rangos de frecuencia Máxima y Mínima en la cual trabajará el circuito.
Otro de los factores que creo que es uno de los mas importante a la hora de desarrollar un circuito de tales características, es la implementación de driver y semiconductores de potencia acorde ala carga y frecuencia max. de conmutación.
Volviendo al tema original; Para casi todos los variadores, ya sea escalar, vectorial, u PWM, el control de frecuencia siempre esta determinado por un oscilador....Este oscilador es el encargado de controlar los angulos de disparo. Para el caso de los variadores de motores DC, en ves de controlar los angulos de disparo para el desface, directamente controla los disparos o mejor dicho, controla los pulsos (PWM)...
En el caso de los vectoriales, el oscilador se encuentra dentro de la rutina misma del microcontrolador del equipo, pero para el caso de los escalares u de control PWM, generalmente esta dado por pequeñas etapas osciladoras en forma de módulos.
El tema esta que el control del oscilador no siempre es el mismo para todos los variadores, por ejemplo hay variadores donde se le precarga una condición de trabajo, y por intermedio de sensores, este se controla solo y lleva el motor a esas condiciones.. generalmente estos variadores son los vectoriales, los cuales tiene por característica compensar o descompensar el trabajo del motor con corriente asi este lo requiera. Cuando forzamos un motor a trabajar a bajas frecuencias, pierde torque, entonces para estos casos, el variador vectorial lo soluciona automáticamente compensando con corriente al motor y asi poder mantener la frecuencia y velocidad baja sin perder torque.
En el caso de los variadores escalares y PWM, la corriente no es variable o mejor dicho controlable, pero el voltaje si se puede controlar.
Generalmente el control del oscilador para estos tipos de equipos es manual, u controlado por una sencilla lógica de instrucciones que no deja de ser un mando manual por que se le ordena "in situ" que debe hacer (osea que no hace nada automáticamente)...en el caso de los variadores escalares, lo único que se hace es sincronizar el disparo de varios semiconductores de potencia, y cada uno de estos, se encuentra con nuna fuente propia. Cada fuente, tiene un valor de tensión distinto, y cuando mas etapas tenga, mejor es la onda de salida.
Un ejemplo de este ultimo pueden verlo de esta manera


(Si no entendieron mi letra geroglifica Very Happy este tema es extraido de este post)
Obviamente, el diseño de un variador, es un tema que requiere de mucha teoria, pero a la hora de la practica, se resume a mañas y a tan solo un par de cosas, asi que no lo veo imposible de realizar a modo experimental sin muchos conocimientos....Todo depende de la implementacion que le querramos dar a nuestro variador.
Saludos
SOLUCIÓN
31/5/2006 01:32PM
En los motores de corriente continua no existe el termino variar la frecuencia debido a que la corriente solo tiene un sentido y es "directo" en cambio en alterna si podes inplementarle un variador de frecuencia que le regula la velocidad. En los motores de corriente continua se utilizan un reostato para variar la velocidad de acuerdo al tipo de motor y lo que hace esta es variarle una resistencia y regularle pero el voltaje. Un saludo
jcar 5410
ASISTIÓ A LA SOLUCIÓN
31/5/2006 03:46PM
jcar me temo que teoricamente tu puedes variar la velocodad del motor de cd con un reostato solo que hay consumo de energia no es fiable la propuesta de un REOSTATO claramente y siendo que solo pensamos en soluciones puedes variar la frecuancia tanto en un motor de ca como de cd mira estuve en la embotelladora de cd victoria tamaulipas mexico (de cocacola)haciendo mis practicas profecionales y las velocodades de los motores las varian por medio de variadores de frecuancia para los motores de los ke menciona enriqe soto son unos variadores enormes como de la mitad de una gabeta donde se poner plc´s y relevadores y esas cosas ok bueno para variar la frecuancia para un motor de cd solo tienes que hacerla oscilar el ejemplo mas sencillo es hacer una pequeña practica armat un timer con un circuito ne555 sus elementos un reostato y a la salida le pones un led veras que a menor frecuancia el led emite mayor luminosidad mueve el potenciometro y aumenta la frecuancia dejaras de ver la oscilacion estamos hablando que ya pasaron unos 30 hz ya no persobes la oscilacion pero veras un efecto y eso es que no hay tanta luminosidad como en un principio la respuesta es que hay mas area bajo la curva (mas potencia )o bajo los pulsos a lo que se deve que es que entre mayores pulsos que tengas estaras recortando el area y la potencia es menor igual que si pondria un reostato en serie a un motor de cd reducirias la velocidad esto tambien puedes no variar la frecuancia pero esto es para motores de ca en lugar de variar la frecuancia solo vas a hacer cortes de onda esto se logra armando un circuito con trac y una resistencia en peralelo con un capacitor a la entrada de la compuerta( G) del triac asi recortaras la onfa la potencia bajo la curva es menor y la respuesta en tu motor es una reduccion de velocidad espero les sirva el comentario
morphy 31
ASISTIÓ A LA SOLUCIÓN
31/5/2006 04:24PM
El concepto que diste es correcto pero el colega enrique pregunta sobre los motores de CC y estos no se MANEJAN IGUAL QUE COMO UN VARIADOR DE CD puesto que son motores industriales el sistema de operacion es distinto y lo que dije es NO ES TEORICO SINO PRACTICO.
jcar 5410
ASISTIÓ A LA SOLUCIÓN
31/5/2006 05:08PM
hola, bueno mucha agua ha pasado bajo en puente, y la tecnica se ha modificado al avance de los elementos de conmutacion mas modernos que va brindando la tecnica electronica, salvo en ciertos usos especificos como en aquellos que es necesario un gran torque de arranque, la mayoria de los motroes son de corriente alterna o paso a paso.
los motores de corriente directa se controla velocidad mediante choppers
es decir por pulsos, aun de tensionmuy superior a la que puede resistir el motor en trabajo constante, siendo mas efectivo que la alimentacion constante y uso de reostatos, o variadores de tension.
en los motores de alterna, no solo se varia la frecuencia, sino que se modifica el angulo entre fases haciendo parar a un motor en marcha o invertir su sentido de giro,esto se logra a travez de un microporcesador con su respectivo programa que sintetiza la onda de salida produciendo las tres fases, tambien provee curvas de soft star y otros lujitos que a veces son necesarios en el control de velocidad.
de hecho es tan bueno el control que los automoviles electricos actuales, estan diseñados con 310 volts de baterias y un control electronico de estos, por supuesto el motor es un motor trifasico de aprox, 11Kw y permite alcanzar velocidades de hasta 180 km/hora, cuando con los motores de continua dificilmente se superaba los 60km/hora.
antes se hacia con thyristores y el lazo de control estaba bastante acotado, o habia que utilizar th de apagado, hoy el uso de IGBT amplio en rango de control, tambien se han diseñado motores especificos para aprovechar mejor las posibilidades de control, la variacion de frecuencia no se puede aplicar libremente a un motor comun por que se produce el resbalamiento y perdida de potencia.
estoy buscano en mis biblio, los circuitos.
pato 5489
ASISTIÓ A LA SOLUCIÓN
31/5/2006 06:47PM
A la pucha que se puso interesante el tema!!
Los auto elevadores con los que trabajaba eran de muchas marcas y modelos. También reparábamos zorras eléctricas.
Los modelos mas viejos trabajaban con resistencias que se iban accionando mediante reles, en algunos modelos se variaba manualmente, en otros había contactos, o algún sistema optico implementado en el acelerador, este iba activando los reles según como se accionara el pedal.
Los aparatos mas grandes trabajan con baterías de hasta 96v entre 100 y 250 A. terribles baterías.

En los aparatos mas nuevos, como dijo pato, el control de velocidad se hace mediante pulsos de onda cuadrada ( por lo menos los que llegue a ver), los pulsos son amplificados por tiristores de potencia y los últimos por transistores de potencia, los que menciono pato.
La verdad es admirable los últimos modelos, están diseñados para ahorrar energía de hasta el último rincón del auto elevador. Como ser, para que las bobinas de los reles no consuman demasiada corriente al cerrarse, tienen un circuito driver que controla la tensión y corriente justa y necesaria para producir la inducción que cerraría el contacto.
Eso vi en un modelo de yale.
Lastima que no estuve mucho tiempo….

mi consulta es especificamente sobre c.a
Bueno lo que yo quería saber es como se producía el control de la frecuencia en un motor trifásico y monofásico, algo ya se dijo. El desfasaje y otras características las controla un procesador.
Si tienen un circuito o hay más variantes, comenten.
Gracias.
31/5/2006 07:35PM
aca hay algo para ir picando
pato 5489
ASISTIÓ A LA SOLUCIÓN
01/6/2006 10:10PM
los convertidores de cd no pueden variar la frecuencia lo que hacen es convertir la ac en dc a traves de un puente diodo tiristor o tiristores ya sea de una alimentacion monofasica o trifasica . estos pueden ser semicontrolados o totalmente controlados
la funcion de los variadores de frecuencia es variar la velocida de un motor de induccion y controlar dicha velocidad
se que hay dos metodos
control v/f esta relcion deve ser constante ,cuando se varia la frecuencia la tension de salida varia proporcionalmente
control vectorial .no tengo casi informacion de este se que necesita tecnol
ogia de alta velocidad procesadores digitales de señales
saludos
ASISTIÓ A LA SOLUCIÓN
05/6/2006 12:48PM
Very Happy Hola amigos como han dicho por alli algunos colegas no se varía la frecuencia en CD, como si en motores de AC.
No cuento con diagramas como para aportar al foro y al colega enrrique soto,ya que estos que puede ver y trabajar pertenecían a las empresas en las cuales desempeñe tareas.
De todos los aportes coincido con c/u en lo que a la respuesta se refieren ya que son diferentes aportes sobre el mismo tema.
Y "a la pucha que se puso interesante" como dijo el colega enrique.
En mi experiencia e visto el cambio en la tecnología,de los famosos y ortodoxos reostatos, a variadores de control usando unos enormes disipadores para disipar potencia de unos thyristores,mas unos transformadores de linea y una impedancia para control de campo entre otras cosas,que manejaban unos motores de 15HP de 440volt.
Habia aparte unos problemas con el ajuste del angulo de face ,regulando un anillo donde se encontraban los cuatro carbones, cuando se comenzaba a desgastar el carbón escobilla cambiaba la superficie de contacto y producia unos arcos y ruido en el colector FEEOO.
Luego de esto vino un nuevo cambio y pasamos a motores de 7 HP trifásicos con variadores de frecuencia,un lujito.Jamas dieron problemas de ninguna indole,mantenimiento preventivo al motor y punto.
Yo manejo variadores de frecuencia Telemecanique,Siemens y Lenze,por el momento muy buenos, y de facil instalación ya sea con comandos directos o por PLC.
ASISTIÓ A LA SOLUCIÓN
07/6/2006 03:47AM
no se si les sera util, yo he estado experimentando con el 555 como oscilador y el cd 4018. este integradito tiene 3 salidas desfasadas en 120 grados. con esto puedo gobernar una serie de mos o transistores para poder manejar potencia. hasta ahi llege, me falta la pruebas de campo.
saludos roberto
ASISTIÓ A LA SOLUCIÓN
26/7/2006 01:49PM
Esto esta muy bueno, nunca habia leido un post con tanto detenimiento.
Roberto me interesa tu circuito, si lo podes subir te lo agradeceria enormemente. Saludos.
comentario
10/2/2007 05:37AM
lo que se menciona es el llamado control PWM (Pulse Width Modulated) el modulador de ancho de pulso que es mandar por pequeños lapsos CD, por ejemplo con el 555
asura 28
ASISTIÓ A LA SOLUCIÓN
03/4/2007 05:19AM
hola como estan

el tema de los dc drives me interesa mucho ya ke yo trabajo en eso soy reparador de drives, servo drives , variadores de frecuencia me especializo en control de motores sean de directa , de alterna o sea servomotor

el control de motores de corriente directa se hace por medio de los llamados SCR`s la mayoria de las veces vienen mas de 2 en serie para agregar mas potencia al equipo
estos SCR`s se energizan con amplios voltajes alternos para ke te den una exelente respuesta de disparo en anodo y catodo para ke tu motor reaccione por medio de los disparos de los SCR`s que te estoy mencionando.

lo mas usado vendrian siendo las modulos de SCR`s presentan un diodo y un scr`s en su interior
ASISTIÓ A LA SOLUCIÓN
13/4/2008 03:49PM
BUENAS TARDES A TODOS
me parece interesante este tema ya es son equipos muy usados hoy en dia, tengo los conocimientos basicos sobre programacion y parte de pontecia de estos variadores , quisiera saber betto thrash con tu experiencia o quien pueda ayudarme algunos datos sobre el porque de algunas fallas en estos equipos como : no controla la velocidad de salida, se mantiene a una solo voltaje ( variador AC - trifasico), es por la parte de potencia ( tiristores) ?? o porque hay un desfasaje en el voltaje de salida??, que parte es la que tendria que revisar, gracias ...
comentario
25/5/2008 03:15PM
estimados foreros todos de alguna forma tienen razon pero para ac se varia la frecuencia y el voltage desfasada en 120 grados para trifasica y para dc tambien se pueden variar pero lo mas correcto es utilizar una frecuencia fija de alrededor de 200 hz un voltaje de un 50 % mayor y modular el ancho de puso; los triac y los tiristores no funcionan muy bien en dc por q desengancharlos consume muchisima potencia q se desperdicia no hay como los igbts lastima no tener escaner para subir los circuitos hechos por mi en esta area y en los servomecanismos
ASISTIÓ A LA SOLUCIÓN
17/7/2008 02:18PM
Que tal hay cosas muy ciertas en varias de sus respuestas, pero otras muy sacadas de la manga con eso de que para variar la velocidad de un motor DC tenemos que usar reostatos, tambien usariamos autotransformadores donde tenemos varias derivaciones con voltajes distintos y se van conmutando para agilizar arranques o variar la velocidad.

En mi corta experiencia les puedo comentar que con la entrada de la tecnologia digital y componentes de switcheo de compuertas aisladas como los IGBT(Isolated Ground Bipolar transistor) son arreglos de trasistores donde podemos sincronizar su disparo de manera aislada y manejar una gran cantidad de corriente.
Anteriormente el control electrico se realizaba casi en su totalidad por logica de relevadores y variacion de voltaje.

Con la entrada de los dispositivos que mensiono la variacion de frecuencia a altos voltajes y conduciendo grandes cantidades de corriente es posible, reduccion de tamaño, ( antes un inversor o variador de velocidad eran extremadamente caros y de tamaño exagerado). La miniaturizacion permite manejar motores para equipos de radio control mediante pequeños motores trifasicos con sus respectivos inversores o variadores de velocidad.

Ahora bien para el control de motores DC sino me equivoco sean de iman permanente o de induccion, podemos practicamente a cualquier motor DC variarle su velocidad mediente modulacion de ancho de pulso ( PWM) tecnica que esta muy demoda en varias ramas de la electrica-electronica, pues al manejar ese tipo de control brindamos de mas luminicencia a un LED, alargamos el tiempo de vida del mismo.
Asi como es super aplicado a motores de DC, hasta en un laboratorio escolar puedes crear un generador de PWM, usando microcontroladores, optoacopladores y dispositivos de potencia como transistores.


Espero haber podido aportar algo, y recalco es unicamente mi opinion basada en mi experiencia y conocimientos, cualquier correccion es bienvenida y se los agradecere, pues es probable falta de exactitud en mis afirmaciones.

saludos.

Ing. MIguel Angel Urzaiz Ortiz
18/7/2008 08:16AM
No se imaginan lo agradecido q me encuentro por q hayan puesto este tema en el post debido q yo no tenia ni idea sobre variadores ni pwm, lastima q no he podido vajar circuitos grasias

ojala circuitos fasiles de desarrolar con circuitos conocidos q no sean dificiles de conseguir y q se coloquen los valores de voltaje y frecuencia, yo estoy completamente seguro q a muchos de nosotros nos va a ayudar en el futurograsias nuevamente
comentario
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