Spring Update CD, May 2001 Producción de torque con variador y motor A.C. Rockwell Automation...

Spring Update CD, May 2001

Producción de torque conProducción de torque convariador y motor A.C.variador y motor A.C.Producción de torque conProducción de torque convariador y motor A.C.variador y motor A.C.

Rockwell Automation Drives BusinessReliance Electric

Rockwell Automation Drives BusinessReliance Electric


Revisión de Revisión de fundamentos de fundamentos de motoresmotores

AC y DC MotorAC y DC MotorAC y DC MotorAC y DC Motor


La potencia de placa se alcanza en las rpm de La potencia de placa se alcanza en las rpm de placa HP = Torque * Speed / 5252placa HP = Torque * Speed / 5252

Torque

RPMVelocidad en placa

100%

Potenci

a

Zona de torque Zona de torque constanteconstante

Zona de potencia Zona de potencia constanteconstante

Motor BasicsMotor BasicsMotor BasicsMotor Basics

La potencia de placa La potencia de placa se alcanza a la rpm de se alcanza a la rpm de placa, NO ANTES!placa, NO ANTES!

La potencia de placa La potencia de placa se alcanza a la rpm de se alcanza a la rpm de placa, NO ANTES!placa, NO ANTES!


Estator trifásico con conexiones T1, T2 & T3Estator trifásico con conexiones T1, T2 & T3Estator trifásico con conexiones T1, T2 & T3Estator trifásico con conexiones T1, T2 & T3

Motor AC Motor AC Motor AC Motor AC

FrameFrame FrameFrame

Rotor y ejeRotor y ejeRotor y ejeRotor y eje

Bobinado del Bobinado del estatorestator

Bobinado del Bobinado del estatorestator

Spring Update CD, May 2001Campo mágnetico rotatorio de motor de dos polosCampo mágnetico rotatorio de motor de dos polosCampo mágnetico rotatorio de motor de dos polosCampo mágnetico rotatorio de motor de dos polos

RPM es igual a :

120 * Frequency

# Motor Poles

Motor de dos polosMotor de dos polosMotor de dos polosMotor de dos polos

Note que la Note que la Frecuencia es la Frecuencia es la

única variable que única variable que puede influir el la puede influir el la

velocidad del motorvelocidad del motor

Note que la Note que la Frecuencia es la Frecuencia es la

única variable que única variable que puede influir el la puede influir el la

velocidad del motorvelocidad del motor

Operacion del motor ACOperacion del motor ACOperacion del motor ACOperacion del motor AC


ArmaduraArmaduraArmaduraArmadura

La armadura el el campo están separadosLa armadura el el campo están separadosLa armadura el el campo están separadosLa armadura el el campo están separados

Note que la armadura y el Note que la armadura y el campo están fijos a 90° todo campo están fijos a 90° todo

el tiempoel tiempo

Note que la armadura y el Note que la armadura y el campo están fijos a 90° todo campo están fijos a 90° todo

el tiempoel tiempo

Polos de campoPolos de campoPolos de campoPolos de campo

Conmutador y Conmutador y escobillasescobillas

Conmutador y Conmutador y escobillasescobillas

Motor DCMotor DCMotor DCMotor DC


RPM es igual a:

Ambos voltaje de Ambos voltaje de armadura e intensidad armadura e intensidad de campo afectan la de campo afectan la velocidad del motorvelocidad del motor

Ambos voltaje de Ambos voltaje de armadura e intensidad armadura e intensidad de campo afectan la de campo afectan la velocidad del motorvelocidad del motor

Modelo SimpleModelo SimpleModelo SimpleModelo Simple

Voltaje - ( Caida Voltaje )

Flujo de campo

Arm

SSSS NNNNVV

Para aumentar el torque Para aumentar el torque incrementamos la incrementamos la

corriente de armaduracorriente de armadura

Para aumentar el torque Para aumentar el torque incrementamos la incrementamos la

corriente de armaduracorriente de armadura

Funcionamiento de Motor DCFuncionamiento de Motor DCFuncionamiento de Motor DCFuncionamiento de Motor DC


Puntos claves:Puntos claves:

Las diferencias mecánicas deben tratarsen matematicamenteLas diferencias mecánicas deben tratarsen matematicamenteLas diferencias mecánicas deben tratarsen matematicamenteLas diferencias mecánicas deben tratarsen matematicamente

• El motor de indución AC tiene un circuito:El motor de indución AC tiene un circuito:

• Las conexiones al estator son T1, T2 y T3.Las conexiones al estator son T1, T2 y T3.

• Los motores DC tienen tienen dos circuitos: Los motores DC tienen tienen dos circuitos:

• F1 y F2 para el campo.F1 y F2 para el campo.

• A1 y A2 para la armadura.A1 y A2 para la armadura.

• Para tratar los motores AC como DC: Para tratar los motores AC como DC:

• Veamos los AC como con dos circuitosVeamos los AC como con dos circuitos

Resumen:Resumen:Resumen:Resumen:


Fundamentos de Fundamentos de variadores AC PWMvariadores AC PWM

AC Drive BasicsAC Drive BasicsAC Drive BasicsAC Drive Basics


• El puent rectificador convierte AC en DC.• El voltaje DC es filtrado para reducir las variaciones.• El inversor convierte la DC en voltaje AC PWM.

• El puent rectificador convierte AC en DC.• El voltaje DC es filtrado para reducir las variaciones.• El inversor convierte la DC en voltaje AC PWM.

MotorMotorRed AC Red AC

InversorInversorIGBTIGBT

Diodo Diodo RectificadorRectificador

Filtro DCFiltro DC

Variador ACVariador ACVariador ACVariador AC


La onda PWM es una serie de pulsos repetitivos de voltajeLa onda PWM es una serie de pulsos repetitivos de voltajeLa onda PWM es una serie de pulsos repetitivos de voltajeLa onda PWM es una serie de pulsos repetitivos de voltaje

1

3

+ DC Bus+ DC Bus

- DC Bus- DC Bus

VVLLLL @ Drive @ Drive

500 Volts / Div.500 Volts / Div.

Phase CurrentPhase Current10 Amps / Div.10 Amps / Div.

M2.00s Ch1 1.18V

Drive AC – Forma de onda PWMDrive AC – Forma de onda PWMDrive AC – Forma de onda PWMDrive AC – Forma de onda PWM

Spring Update CD, May 2001El motor es controlado por cambio de voltaje y frecuenciaEl motor es controlado por cambio de voltaje y frecuenciaEl motor es controlado por cambio de voltaje y frecuenciaEl motor es controlado por cambio de voltaje y frecuencia

Frecuencia de salidaFrecuencia de Frecuencia de

palcapalca

6060

Voltaje Voltaje de salidade salida

Hz30

460460

230

115

15 90

460 / 60

= 7.67 V/Hz

0

Operation at Base SpeedOperation at Base Speed

Variado AC - Relación V/Hz Variado AC - Relación V/Hz Variado AC - Relación V/Hz Variado AC - Relación V/Hz

La relación V/Hz determina que a frecuencia de placaLa relación V/Hz determina que a frecuencia de placa

se logra potencia de placase logra potencia de placa


Al 50% de la velocidad, voltaje y frecuencia son reducidos a Al 50% de la velocidad, voltaje y frecuencia son reducidos a

La mitdadLa mitdad

Al 50% de la velocidad, voltaje y frecuencia son reducidos a Al 50% de la velocidad, voltaje y frecuencia son reducidos a

La mitdadLa mitdad

OutputOutputFrequencyFrequencyBase FrequencyBase Frequency

60

Output Output VoltageVoltage

Hz3030

460

230230

115

15 90

230 / 30

= 7.67 V/Hz

0

AC Drive Basics - V/Hz OperationAC Drive Basics - V/Hz OperationAC Drive Basics - V/Hz OperationAC Drive Basics - V/Hz Operation

A 50% de la frecuencia de placa, la relación V/Hz A 50% de la frecuencia de placa, la relación V/Hz determina que se logre el 50% de la potenciadetermina que se logre el 50% de la potencia

Funcionamiento a 50% de frecuencia de placaFuncionamiento a 50% de frecuencia de placa


A 25% de la velocidad se tiene 25% de la potencia de A 25% de la velocidad se tiene 25% de la potencia de placaplaca

Frecuencia Frecuencia de salidade salidaFrecuencia de Frecuencia de

placaplaca

60


Hz30

460

230

115115

1515 90

115 / 15

= 7.67 V/Hz

0

A 25% de la velcidad, Voltaje y frecuencia decrecen en 3/4A 25% de la velcidad, Voltaje y frecuencia decrecen en 3/4A 25% de la velcidad, Voltaje y frecuencia decrecen en 3/4A 25% de la velcidad, Voltaje y frecuencia decrecen en 3/4

Variador AC – Funcionamiento V/Hz Variador AC – Funcionamiento V/Hz Variador AC – Funcionamiento V/Hz Variador AC – Funcionamiento V/Hz

Funcionamiento a 25% de la frecuencia de placaFuncionamiento a 25% de la frecuencia de placa


Para mejorar el arranque, se usa Incremento de voltaje Para mejorar el arranque, se usa Incremento de voltaje que aumenta la magnetización del motor y el torqueque aumenta la magnetización del motor y el torque

Aumentado el voltaje se mejora el torque en el arranqueAumentado el voltaje se mejora el torque en el arranqueAumentado el voltaje se mejora el torque en el arranqueAumentado el voltaje se mejora el torque en el arranque

Frecuencia de salidaFrecuencia de Frecuencia de

placaplaca

60


Hz30

460

248

138

15 90

460 V / 60 Hz

= 7.67 V/Hz +

% BOOST

0Aumento de Aumento de VoltajeVoltaje



Aumentar el voltaje durante mucho tiempo Aumentar el voltaje durante mucho tiempo recalienta el aislamiento del motor y puede recalienta el aislamiento del motor y puede resultar en un daño prematuro.resultar en un daño prematuro.

Incapaz de trabajar como un motor DC, la industria va hacia el Incapaz de trabajar como un motor DC, la industria va hacia el control vectorialcontrol vectorial

Incapaz de trabajar como un motor DC, la industria va hacia el Incapaz de trabajar como un motor DC, la industria va hacia el control vectorialcontrol vectorial

Advertencia: La vida del aislamiento decrece 50% por cada 10C por encima de su temperatura de trabajo.

Advertencia: La vida del aislamiento decrece 50% por cada 10C por encima de su temperatura de trabajo.



Si podemos separar y regular la Si podemos separar y regular la componente de componente de corriente que crea a torque en el motorcorriente que crea a torque en el motor, , podremos regular torque en el motor, no solo la podremos regular torque en el motor, no solo la velocidad!velocidad!

La regulaión de corriente permite el control del torqueLa regulaión de corriente permite el control del torqueLa regulaión de corriente permite el control del torqueLa regulaión de corriente permite el control del torque

Esta es la base del control vectorialEsta es la base del control vectorial

Variador AC - VectorialVariador AC - VectorialVariador AC - VectorialVariador AC - Vectorial


Fundamentos del Fundamentos del variador vectorialvariador vectorial



• Corriente de magnetizaciónCorriente de magnetización

• Amperios de plena cargaAmperios de plena carga

• Voltaje del motorVoltaje del motor

• Frecuencia en placaFrecuencia en placa

• RPM en placa (Deslizamiento)RPM en placa (Deslizamiento)

• Potencia en placaPotencia en placa

La corriente de placa es el más importante de los datosLa corriente de placa es el más importante de los datosLa corriente de placa es el más importante de los datosLa corriente de placa es el más importante de los datos

Variador AC – Modelo del motor Variador AC – Modelo del motor Variador AC – Modelo del motor Variador AC – Modelo del motor

El modelo del motor se basa en los datos El modelo del motor se basa en los datos ajustados en los parámetrosajustados en los parámetros


Corriente de magnetización es la corriente requerida para Corriente de magnetización es la corriente requerida para excitar el estator y las bobinas sin carga. excitar el estator y las bobinas sin carga.

• Corriente de magnetización: Corriente de vacio sin Corriente de magnetización: Corriente de vacio sin fricciónfricción

• Determina el flujo mágneticoDetermina el flujo mágnetico

• (FLA - Mag. Amps) = 100% Torque Current(FLA - Mag. Amps) = 100% Torque Current

Una mala calibración de FLA puede reducir el torqueUna mala calibración de FLA puede reducir el torque

La corriente de magnetización va del 35% al 50% FLALa corriente de magnetización va del 35% al 50% FLA

FLA = corriente a plena carga (Dato de placa)FLA = corriente a plena carga (Dato de placa)

La corriente de magnetización va del 35% al 50% FLALa corriente de magnetización va del 35% al 50% FLA

FLA = corriente a plena carga (Dato de placa)FLA = corriente a plena carga (Dato de placa)

Variador AC – Modelo del MotorVariador AC – Modelo del MotorVariador AC – Modelo del MotorVariador AC – Modelo del Motor

Parametro: Corriente de magnetizaciónParametro: Corriente de magnetización


De esta forma el torque se produce aún a “0” RPMDe esta forma el torque se produce aún a “0” RPM

La corriente de magnetización equivale a corriente de campoLa corriente de magnetización equivale a corriente de campoLa corriente de magnetización equivale a corriente de campoLa corriente de magnetización equivale a corriente de campo

Corriente de magnetización = corriente de vacio Corriente de magnetización = corriente de vacio

Valor fijo de 0 RPM a RPM nominalValor fijo de 0 RPM a RPM nominal

Corriente de magnetización = corriente de vacio Corriente de magnetización = corriente de vacio

Valor fijo de 0 RPM a RPM nominalValor fijo de 0 RPM a RPM nominal

Variador AC – funcionamiento vectorialVariador AC – funcionamiento vectorialVariador AC – funcionamiento vectorialVariador AC – funcionamiento vectorial

Corriente para torque

Corriente de magnetización

100%

90


El valor de FLA El valor de FLA puede ajustarpuede ajustar::

• La sobrecarga del motorLa sobrecarga del motor

• La sobrecarga del variadorLa sobrecarga del variador

• La disponibilidad de torqueLa disponibilidad de torque

• (FLA x %OL) - Mag. Amps = Max. Corriente disponible para (FLA x %OL) - Mag. Amps = Max. Corriente disponible para torquetorque

Una mala calibración disminuye el torque y puede Una mala calibración disminuye el torque y puede dañar el motor.dañar el motor.

Como cada algoritmo vectorial es único, revise este dato con Como cada algoritmo vectorial es único, revise este dato con el fabricanteel fabricante

Como cada algoritmo vectorial es único, revise este dato con Como cada algoritmo vectorial es único, revise este dato con el fabricanteel fabricante

Variador AC– Modelo del MotorVariador AC– Modelo del MotorVariador AC– Modelo del MotorVariador AC– Modelo del Motor

Parámetro: “Corriente a plena carga” (FLA)Parámetro: “Corriente a plena carga” (FLA)


Voltaje y Hz en placa pueden:Voltaje y Hz en placa pueden:

• Determinan la relación de voltios y frecuencia a la Determinan la relación de voltios y frecuencia a la salida del variadorsalida del variador

Una mala calibración puede recalentar el motor, Una mala calibración puede recalentar el motor, reducir la vida útil del aislamiento y el torque reducir la vida útil del aislamiento y el torque disponible.disponible.

Debemos asegurarnos operación correcta del motor sin Debemos asegurarnos operación correcta del motor sin recalentamientorecalentamiento

Debemos asegurarnos operación correcta del motor sin Debemos asegurarnos operación correcta del motor sin recalentamientorecalentamiento


Parámetro: “Voltaje y frecuencia de placa”Parámetro: “Voltaje y frecuencia de placa”


Determinan:Determinan:

• Cálculo del deslizamiento.Cálculo del deslizamiento.

• Espera medir unas RPM a determinada frecuenciaEspera medir unas RPM a determinada frecuencia

• Permiten detectar y corregir errores de RPMsPermiten detectar y corregir errores de RPMs

• Establecen el punto de debilitamiento de campoEstablecen el punto de debilitamiento de campo

Una mala calibración puede causar sobrecorrientesUna mala calibración puede causar sobrecorrientes

Los variadores AC regulan la velocidad teniendo en cuenta el Los variadores AC regulan la velocidad teniendo en cuenta el deslizamiento deslizamiento

Los variadores AC regulan la velocidad teniendo en cuenta el Los variadores AC regulan la velocidad teniendo en cuenta el deslizamiento deslizamiento


Parámetros: “frecuencia y RPM”Parámetros: “frecuencia y RPM”


La potencia puede ser usada para:La potencia puede ser usada para:

• Estimar la impedancia del motorEstimar la impedancia del motor

• Estimar la inductancia del motorEstimar la inductancia del motor

• Calcular la ganacia para realimentación de torqueCalcular la ganacia para realimentación de torque

Una mala calibraciónpuede causar una pobre Una mala calibraciónpuede causar una pobre regulación de torque o velocidadregulación de torque o velocidad

La información de la potencia es vitalLa información de la potencia es vitalLa información de la potencia es vitalLa información de la potencia es vital

Variador AC – Modelo del Motor Variador AC – Modelo del Motor Variador AC – Modelo del Motor Variador AC – Modelo del Motor

Parámetro: “Potencia (HP ó Kw)”Parámetro: “Potencia (HP ó Kw)”


El Flux Vector actua más como un variador DCEl Flux Vector actua más como un variador DC

El debilitamiento de campo ocurre por encima de la frecuencia El debilitamiento de campo ocurre por encima de la frecuencia de placade placa

El debilitamiento de campo ocurre por encima de la frecuencia El debilitamiento de campo ocurre por encima de la frecuencia de placade placa

La corriente de magnetización decae por encima de la La corriente de magnetización decae por encima de la frecuencia de placafrecuencia de placa

La corriente de magnetización decae por encima de la La corriente de magnetización decae por encima de la frecuencia de placafrecuencia de placa

Variador AC – Funcionamiento VectorialVariador AC – Funcionamiento VectorialVariador AC – Funcionamiento VectorialVariador AC – Funcionamiento Vectorial

Torque Current

Magnetizing Current

100%

90

Torque Current

Magnetizing Current

100%

9090


El torque del motor depende de la cargaEl torque del motor depende de la carga

Los cambios en la corriente para torque dependen de Los cambios en la corriente para torque dependen de los cambios de la cargalos cambios de la carga

Los cambios en la corriente para torque dependen de Los cambios en la corriente para torque dependen de los cambios de la cargalos cambios de la carga


Torque Current

Magnetizing Current

100%

90

Torque Current

Magnetizing Current

10%90


Torque en el eje del motor se basa en una referencia de Torque en el eje del motor se basa en una referencia de torquetorque

La corriente de torque se basa en una referenciaLa corriente de torque se basa en una referenciaLa corriente de torque se basa en una referenciaLa corriente de torque se basa en una referencia


Torque Current

Magnetizing Current

100%

90

Torque Current

Magnetizing Current

10%90


La corriente de torque debe estar a 90° con magnetizaciónLa corriente de torque debe estar a 90° con magnetización

El torque es optimo solo cuando se mantienen los 90°El torque es optimo solo cuando se mantienen los 90°El torque es optimo solo cuando se mantienen los 90°El torque es optimo solo cuando se mantienen los 90°

Sintonización inadecuada, incorrecta parametrización, Sintonización inadecuada, incorrecta parametrización, mala realimentación de velocidad o baja potencia del mala realimentación de velocidad o baja potencia del variador ocasionaran mala regulación del torque.variador ocasionaran mala regulación del torque.

Sintonización inadecuada, incorrecta parametrización, Sintonización inadecuada, incorrecta parametrización, mala realimentación de velocidad o baja potencia del mala realimentación de velocidad o baja potencia del variador ocasionaran mala regulación del torque.variador ocasionaran mala regulación del torque.

AC Drive Basics - Vector OperationAC Drive Basics - Vector OperationAC Drive Basics - Vector OperationAC Drive Basics - Vector Operation

Torque Current

Magnetizing Current

100%

90

Producción Producción optima de optima de torque torque

Torque Current

Magnetizing Current

?

Pobre Pobre producción de producción de torquetorque


Clase de carga: velocidad directa y torque inversoClase de carga: velocidad directa y torque inverso

El tiempo para saber velocidad y posición es limitado por la El tiempo para saber velocidad y posición es limitado por la inercia y la velocidadinercia y la velocidad

El tiempo para saber velocidad y posición es limitado por la El tiempo para saber velocidad y posición es limitado por la inercia y la velocidadinercia y la velocidad

La forma en que la carga La forma en que la carga afecta al drive es crítico para afecta al drive es crítico para el exito en la aplicación.el exito en la aplicación.

La carga con velocidad La carga con velocidad directa y torque inverso es la directa y torque inverso es la más dificil de manejar. más dificil de manejar.

La forma en que la carga La forma en que la carga afecta al drive es crítico para afecta al drive es crítico para el exito en la aplicación.el exito en la aplicación.

La carga con velocidad La carga con velocidad directa y torque inverso es la directa y torque inverso es la más dificil de manejar. más dificil de manejar.


?

Si los rodillos están acoplados Si los rodillos están acoplados durante el recorrido, se puede durante el recorrido, se puede presentar una condición de presentar una condición de velocidad directa y torque inverso.velocidad directa y torque inverso.

Use V/Hz or vectorial si la inercia Use V/Hz or vectorial si la inercia o la velocidad es alta.o la velocidad es alta.

Si los rodillos están acoplados Si los rodillos están acoplados durante el recorrido, se puede durante el recorrido, se puede presentar una condición de presentar una condición de velocidad directa y torque inverso.velocidad directa y torque inverso.

Use V/Hz or vectorial si la inercia Use V/Hz or vectorial si la inercia o la velocidad es alta.o la velocidad es alta.


Corriente de motor = Suma vectorial de torque y Corriente de motor = Suma vectorial de torque y magnetizaciónmagnetización

Acá aparece el nombre de vectorialAcá aparece el nombre de vectorialAcá aparece el nombre de vectorialAcá aparece el nombre de vectorial

Corriente del motor es la que se mide en sus fasesCorriente del motor es la que se mide en sus fasesCorriente del motor es la que se mide en sus fasesCorriente del motor es la que se mide en sus fases


100%

Magnetizing Current

Torque Current

Magnetizing Current

100%

Motor Current

90

Torque Current

Motor Current

90

A² + B² = C²A² + B² = C²A² + B² = C²A² + B² = C²


Flux Vector regula corriente y torque usando velocidad Flux Vector regula corriente y torque usando velocidad del rotor y posición para optimizar torque en el eje junto del rotor y posición para optimizar torque en el eje junto con realimentación de corriente del motor.con realimentación de corriente del motor.

El encoder proporciona la información de rpm y posiciónEl encoder proporciona la información de rpm y posiciónEl encoder proporciona la información de rpm y posiciónEl encoder proporciona la información de rpm y posición

L1L2

L3

Current Feedback

Motor

EMicro P

Variador AC – Funcionamiento Flux VectorVariador AC – Funcionamiento Flux VectorVariador AC – Funcionamiento Flux VectorVariador AC – Funcionamiento Flux Vector


A medida que el motor llega a la temperatura de trabajo, A medida que el motor llega a la temperatura de trabajo, la linealidad y precisíón del torque mejoran en Flux Vectorla linealidad y precisíón del torque mejoran en Flux Vector

Precisión del torque 5% o

mejor !

Variaador AC – Torque y temperatura de rotorVariaador AC – Torque y temperatura de rotorVariaador AC – Torque y temperatura de rotorVariaador AC – Torque y temperatura de rotor

% Torque

Inch - Lbs

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 30 deg

80 deg

Ideal Value

HOT Motor

COLD Motor


Es básicamente el mismo Flux Vector Control, con Es básicamente el mismo Flux Vector Control, con realimentación de Voltaje para detectar cambios de realimentación de Voltaje para detectar cambios de temperatura en el motor.temperatura en el motor.

El variador continuamente se adapta a los cambios de El variador continuamente se adapta a los cambios de temperatura del motortemperatura del motor

El variador continuamente se adapta a los cambios de El variador continuamente se adapta a los cambios de temperatura del motortemperatura del motor

L1L2

L3

Voltage Feedback

Motor

EMicro P

Variador AC – Control de campo orientadoVariador AC – Control de campo orientadoVariador AC – Control de campo orientadoVariador AC – Control de campo orientado


Ideas claves:Ideas claves:

La información del motor medida o programada es la clave del La información del motor medida o programada es la clave del exitoexito

La información del motor medida o programada es la clave del La información del motor medida o programada es la clave del exitoexito

• Los errores en la realimentación del encoder afectan el Los errores en la realimentación del encoder afectan el control:control:

• Produciendo inestabilidad en la velocidad Produciendo inestabilidad en la velocidad

• Debe estar libre de ruidoDebe estar libre de ruido

• Seleccione un encoder apropiado para motor vectorialSeleccione un encoder apropiado para motor vectorial

• Tierras apropiadas son importantesTierras apropiadas son importantes

• Los datos del motor deben ser precisos en el variadorLos datos del motor deben ser precisos en el variador

Variadores AC - ResumenVariadores AC - ResumenVariadores AC - ResumenVariadores AC - Resumen


•El de nucleo escalarEl de nucleo escalar

Todos los vectoriales sin realimentación no son los mismosTodos los vectoriales sin realimentación no son los mismosTodos los vectoriales sin realimentación no son los mismosTodos los vectoriales sin realimentación no son los mismos

Actualmente hay dos tipos de variadores vectorialesActualmente hay dos tipos de variadores vectoriales

• El de nucleo vectorialEl de nucleo vectorial

Variador AC Variador AC Variador AC Variador AC


SVC basado en el escalar (V/Hz)SVC basado en el escalar (V/Hz)

SVC con V/Hz puede manejar multiples motoresSVC con V/Hz puede manejar multiples motoresSVC con V/Hz puede manejar multiples motoresSVC con V/Hz puede manejar multiples motores

• Usa un algoritmo sofisticado de limitación de corriente Usa un algoritmo sofisticado de limitación de corriente para mejorar el torque constante y el de arranque.para mejorar el torque constante y el de arranque.

• Necesita menos información para puesta en marcha Necesita menos información para puesta en marcha ganando así simplicidad.ganando así simplicidad.

• Puede manejar motores en paralelo.Puede manejar motores en paralelo.

• Solo regula la frecuencia , fijando la corriente.Solo regula la frecuencia , fijando la corriente.

• No regula el torqueNo regula el torque

Variador AC – Variador vectorialVariador AC – Variador vectorialVariador AC – Variador vectorialVariador AC – Variador vectorial


Solo vectorial:Solo vectorial:

• Separa la corriente de torque y la de magnetización, para mantener el angulo de 90°.

• El arranque es algo más complicado por que se necesita más información del motor.

• Solo maneja un motor a la vez.

• Controla velocidad y torque



El variador SVC vectorial El variador SVC vectorial cálculacálcula la velocidad del la velocidad del rotor y su posiciónrotor y su posición

L1L2

L3 Motor

Sensores de

corriente

Micro P

( FVC + Speed Estimator )



POSICIONPOSICIONPOSICIONPOSICION RPMsRPMsRPMsRPMs TORQUETORQUETORQUETORQUE MOTORMOTOR

La referencia de La referencia de posición es posición es opcional en la opcional en la mayoria de mayoria de controles controles vectorialesvectoriales

La referencia de La referencia de velocidad es de uso velocidad es de uso comúncomún

La referencia de torque puede La referencia de torque puede ser directa, evitando el lazo de ser directa, evitando el lazo de velocidad como referencia para velocidad como referencia para aplicaciones como enrolladoras y aplicaciones como enrolladoras y

Equipos de pruebasEquipos de pruebas

Hay tres lazos de control:Hay tres lazos de control:

1,000 rad/sec100 rad/sec10 rad/sec

Variador AC – Lazos de controlVariador AC – Lazos de controlVariador AC – Lazos de controlVariador AC – Lazos de control


Referencia De velocidad

FluxFluxCommandCommand

TorqueCommand Señales a los Señales a los

IGBTsIGBTs

RED ACRED AC

RealimentaciónRealimentación de corrientede corriente

Velocidad y posición rotor

++

--Lazo de Lazo de torquetorque

Lazo de Lazo de velocidadvelocidad

Controlador Controlador de campode campo

Inversor Inversor PWMPWM

RealimentaciRealimentación de ón de

velocidadvelocidad

ACMotor

E

Diagrama de control Flux VectorDiagrama de control Flux Vector

AC Drive Basics - Regulator DiagramAC Drive Basics - Regulator DiagramAC Drive Basics - Regulator DiagramAC Drive Basics - Regulator Diagram


Motor para variadorMotor para variador

AC Motor Basics - Inverter DutyAC Motor Basics - Inverter DutyAC Motor Basics - Inverter DutyAC Motor Basics - Inverter Duty


Algunos motores tiene el frame Algunos motores tiene el frame ajustado para disipar calor sin ajustado para disipar calor sin

necesidad de ventilación forzadanecesidad de ventilación forzada

Algunos motores tiene el frame Algunos motores tiene el frame ajustado para disipar calor sin ajustado para disipar calor sin

necesidad de ventilación forzadanecesidad de ventilación forzada

Ventilador si se desa trabajar a Ventilador si se desa trabajar a “0” RPM with 100% de Torque “0” RPM with 100% de Torque

continuamentecontinuamente

Ventilador si se desa trabajar a Ventilador si se desa trabajar a “0” RPM with 100% de Torque “0” RPM with 100% de Torque

continuamentecontinuamente

AC Motor Basics - Inverter DutyAC Motor Basics - Inverter DutyAC Motor Basics - Inverter DutyAC Motor Basics - Inverter Duty


Tipo de motores AC

Los de Frame laminado Los de Frame laminado proporcionan densidad an altas proporcionan densidad an altas potencias y mejores curvas de potencias y mejores curvas de comportamiento.comportamiento.

Los de Frame laminado Los de Frame laminado proporcionan densidad an altas proporcionan densidad an altas potencias y mejores curvas de potencias y mejores curvas de comportamiento.comportamiento.

Los motores con Frame T tienen en Los motores con Frame T tienen en ćomún la base y altura del eje.ćomún la base y altura del eje.Los motores con Frame T tienen en Los motores con Frame T tienen en ćomún la base y altura del eje.ćomún la base y altura del eje.

Motor AC para inversorMotor AC para inversorMotor AC para inversorMotor AC para inversor

Seleccione el tipo de motor de acuerdo a

sus necesidades


El diseño del rotor cambia de motor a motor:

El rotor “jaula de ardilla sencilla” está El rotor “jaula de ardilla sencilla” está diseñado para usar con variadordiseñado para usar con variador

El motor industrial estandar con rotor El motor industrial estandar con rotor doble jaula de ardilla esta diseñado doble jaula de ardilla esta diseñado para lograr el mejor torque.para lograr el mejor torque.

Motor AC para inversor Motor AC para inversor Motor AC para inversor Motor AC para inversor

El diseño del rotor afecta la producción de

torque!

El diseño del rotor afecta la producción de

torque!


Diagrama del circuito equivalente del motor de inducciónDiagrama del circuito equivalente del motor de inducción

Motor AC – Diagrama equivalenteMotor AC – Diagrama equivalenteMotor AC – Diagrama equivalenteMotor AC – Diagrama equivalente

Resistencia del estator

Inductanciaestator

Inductancia Rotor

Resistencia Rotor

Inductancia de magnetización

Voltaje de entrada

-

+

Current

Working

El calentamiento del rotor afecta la

produccíon de troque!

Spring Update CD, May 2001El torque pico depende de las características del motorEl torque pico depende de las características del motorEl torque pico depende de las características del motorEl torque pico depende de las características del motor

Motor ACMotor ACMotor ACMotor AC

Motor diseño NEMA BMotor diseño NEMA B

Torque a plena carga

Breakdown Torque (BDT)

Regla del pulgar:Regla del pulgar:

El 80% de BDT se usa El 80% de BDT se usa para cuando hay cambios para cuando hay cambios subitos en la carga.subitos en la carga.

Regla del pulgar:Regla del pulgar:

El 80% de BDT se usa El 80% de BDT se usa para cuando hay cambios para cuando hay cambios subitos en la carga.subitos en la carga.


Según la aplicación se debe escoger el motor por la curva de Según la aplicación se debe escoger el motor por la curva de torque torque

Según la aplicación se debe escoger el motor por la curva de Según la aplicación se debe escoger el motor por la curva de torque torque

Motor AC – Region de operaciónMotor AC – Region de operaciónMotor AC – Region de operaciónMotor AC – Region de operación

NEMA Design “B” Motors vary in Breakdown Torque capacityNEMA Design “B” Motors vary in Breakdown Torque capacity


Motor para variador a 1/10 de RPM placaMotor para variador a 1/10 de RPM placaMotor para variador a 1/10 de RPM placaMotor para variador a 1/10 de RPM placa

Curva de motor para inversor con VariadorCurva de motor para inversor con Variador

% TORQUE

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90

TorqueTorque

TorqueTorque

HZ

Región aceptablePara operación continua

Motor AC – Rango de operaciónMotor AC – Rango de operaciónMotor AC – Rango de operaciónMotor AC – Rango de operación


La región de potencia constante va hasta el 150% de La región de potencia constante va hasta el 150% de Frecuencia de placaFrecuencia de placa

La región de potencia constante va hasta el 150% de La región de potencia constante va hasta el 150% de Frecuencia de placaFrecuencia de placa

Curva de motor para inversor con variador ACCurva de motor para inversor con variador AC

% TORQUE

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90

TorqueTorque

TorqueTorque

HZ

Motor AC- Rango de operaciónMotor AC- Rango de operaciónMotor AC- Rango de operaciónMotor AC- Rango de operación


El motor para variador trabaja a “0” RPM con 100% Torque El motor para variador trabaja a “0” RPM con 100% Torque ConstanteConstante

El motor para variador trabaja a “0” RPM con 100% Torque El motor para variador trabaja a “0” RPM con 100% Torque ConstanteConstante

Curva de torque de motor para variador con variador vectorialCurva de torque de motor para variador con variador vectorial

% TORQUE

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90

TorqueTorque

TorqueTorque

HZ

Región de trabajo continuo

AC Motor – Rango de operaciónAC Motor – Rango de operaciónAC Motor – Rango de operaciónAC Motor – Rango de operación


Algunos motores trabajan hasta 2 veces la fercuencia de Algunos motores trabajan hasta 2 veces la fercuencia de placaplaca

Algunos motores trabajan hasta 2 veces la fercuencia de Algunos motores trabajan hasta 2 veces la fercuencia de placaplaca

Curva de torque de motor para variador y variador vectorialCurva de torque de motor para variador y variador vectorial

HZ

% TORQUE

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90

TorqueTorque

TorqueTorque

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

96 102 108 114 120

Motor AC – Rango de operaciónMotor AC – Rango de operaciónMotor AC – Rango de operaciónMotor AC – Rango de operación

Algunos motores Algunos motores pueden trabajar hasta pueden trabajar hasta 8 veces la frecuencia 8 veces la frecuencia

de placade placa

Algunos motores Algunos motores pueden trabajar hasta pueden trabajar hasta 8 veces la frecuencia 8 veces la frecuencia

de placade placa


ComparaciónComparaciónDe comportamiento De comportamiento de los variadoresde los variadores



Selección para cargas rotativasSelección para cargas rotativasSelección para cargas rotativasSelección para cargas rotativas

• FVC es la mejor si la posición y la velocidad son conocidas.FVC es la mejor si la posición y la velocidad son conocidas.

• V/Hz es muy comodo y adaptable con altas inercias.V/Hz es muy comodo y adaptable con altas inercias.

• SVC más dificil de manejar debidoa las limitaciones del SVC más dificil de manejar debidoa las limitaciones del fabricante. Procesador y algoritmo dependiente.fabricante. Procesador y algoritmo dependiente.

• FVC es la mejor si la posición y la velocidad son conocidas.FVC es la mejor si la posición y la velocidad son conocidas.

• V/Hz es muy comodo y adaptable con altas inercias.V/Hz es muy comodo y adaptable con altas inercias.

• SVC más dificil de manejar debidoa las limitaciones del SVC más dificil de manejar debidoa las limitaciones del fabricante. Procesador y algoritmo dependiente.fabricante. Procesador y algoritmo dependiente.


• V/Hz funciona perfecto con motores en paralelo. V/Hz funciona perfecto con motores en paralelo.

• SVC or FVC es posible unicamente si los ejes de los SVC or FVC es posible unicamente si los ejes de los motores están acoplados y l variador puede trabajar solo motores están acoplados y l variador puede trabajar solo con el total de la corriente.con el total de la corriente.

• V/Hz funciona perfecto con motores en paralelo. V/Hz funciona perfecto con motores en paralelo.

• SVC or FVC es posible unicamente si los ejes de los SVC or FVC es posible unicamente si los ejes de los motores están acoplados y l variador puede trabajar solo motores están acoplados y l variador puede trabajar solo con el total de la corriente.con el total de la corriente.

Selección para motores en paraleloSelección para motores en paraleloSelección para motores en paraleloSelección para motores en paralelo


• V/Hz es bueno hasta 10:1 Constant Torque. V/Hz es bueno hasta 10:1 Constant Torque.

• SVC es bueno hasta 40:1 Constant Torque.SVC es bueno hasta 40:1 Constant Torque.

• FVC es bueno hasta 1,000:1 incluyendo velocidad cero.FVC es bueno hasta 1,000:1 incluyendo velocidad cero.

• V/Hz es bueno hasta 10:1 Constant Torque. V/Hz es bueno hasta 10:1 Constant Torque.

• SVC es bueno hasta 40:1 Constant Torque.SVC es bueno hasta 40:1 Constant Torque.

• FVC es bueno hasta 1,000:1 incluyendo velocidad cero.FVC es bueno hasta 1,000:1 incluyendo velocidad cero.

Selección Para torque constanteSelección Para torque constanteSelección Para torque constanteSelección Para torque constante


• V/Hz no es medible la respuesta. V/Hz no es medible la respuesta.

• SVC bueno hasta 100 Radians/second.SVC bueno hasta 100 Radians/second.

• FVC bueno hasta 1,000 Radian/second.FVC bueno hasta 1,000 Radian/second.

• V/Hz no es medible la respuesta. V/Hz no es medible la respuesta.

• SVC bueno hasta 100 Radians/second.SVC bueno hasta 100 Radians/second.

• FVC bueno hasta 1,000 Radian/second.FVC bueno hasta 1,000 Radian/second.

Control SelectionControl SelectionControl SelectionControl Selection


Feature Flux Vector - benefits DC Drive - limitations

Power Factor 92% to 96% at all speeds &loads

88% to 33% dependent onspeed & load

Torque Production 1,000 radian/sec 300 radian/sec

Operation at Stall Closed Loop Flux Vector atStall continuous

DC operation at Stall limited bybrushes & commutator

Motor Cost AC Motor cost is lessexpensive due to simplicity

DC Motor cost is higher due tolabor complexity & parts

High SpeedApplications

Lower rotor mass allowshigh speed operation

Mechanically limited in speeddue to construction

ComparativoComparativoComparativoComparativo


Las tecnologías AC y DC tiene sus virtudes cada unaLas tecnologías AC y DC tiene sus virtudes cada unaLas tecnologías AC y DC tiene sus virtudes cada unaLas tecnologías AC y DC tiene sus virtudes cada una

Feature Flux Vector - limitations DC Drive - benefits

Line Regeneration 60% to 100% premium overdrive cost to do

5% to 25% premium over drivecost to do

Motor Lead Length Limitation of lead length – canaffect operation & reliability

No concerns of lead lengthother than voltage drop

Drive Only Cost More expensive due tocontroller complexity

Less expensive due tocontroller simplicity

Shock LoadApplications

Less inertia at motor requiresmore tuning and setup time

Armature inertia helps todampen shock loads

ComparativoComparativoComparativoComparativo


PerformanceFeatures

DC Drivew/ Encoder

DC Drivew/ Tach

DC Drivew/o Fdbk

FluxVector

SensorlessVector

OperatingSpeed Range

0 RPM toBase RPM

90 RPM toBase RPM

90 RPM toBase RPM

0 RPM toBase RPM

45 RPM toBase RPM

CT SpeedRegulationw/o loadchange

1,000 : 10.01%

70 : 11.0%

20 : 13.0%

1,000 : 10.01%

40 : 10.5%

CT SpeedRegulationw/ 100% loadchange

100 : 10.05%

30 : 13.0%

10 : 15.0%

100 : 10.05%

20 : 11.0%

El comportamiento de los variadores AC y DC es similarEl comportamiento de los variadores AC y DC es similarEl comportamiento de los variadores AC y DC es similarEl comportamiento de los variadores AC y DC es similar

Drive Selection - Speed RangeDrive Selection - Speed RangeDrive Selection - Speed RangeDrive Selection - Speed Range


Preguntas?

Gracias!Gracias!Gracias!Gracias!

Spring Update CD, May 2001 Producción de torque con variador y motor A.C. Rockwell Automation...

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