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Agenda 1. Introducción a los accionamientos. Conceptos de funcionamiento 2. Métodos de control. Control V/F. Control Vectorial. 3. Convertidor FV. Parametrización. Practicas de programación. 4. Alarmas y errores en convertidores.

Apuntes de Variadores de Omron

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Page 1: Apuntes de Variadores de Omron

Agenda

1. Introducción a los accionamientos.

� Conceptos de funcionamiento

2. Métodos de control.

� Control V/F.

� Control Vectorial.

3. Convertidor FV. Parametrización.

Practicas de programación.

4. Alarmas y errores en convertidores.

Page 2: Apuntes de Variadores de Omron

EL CONVERTIDOR

• Dispositivo electrónico de potencia cuyo fin es conseguir variar la velocidad del motor manteniendo las características nominales del motor.

Page 3: Apuntes de Variadores de Omron

VENTAJAS DEL USO DE CONVERTIDOR

• Aceleraciones y deceleraciones mas suaves.• Ahorro energético.• Control Local o remoto.• Protección del motor frente a sobrecargas.• Variación de velocidad sin necesidad de acoplamientos.• Adaptación del funcionamiento en función de la carga.

Parada sin convertidor

Aplicaciones típicas con convertidor

Motor

Rollo

Prensa

VentilaciónVentilación BobinadorasBobinadoras

Grúas y ascensoresGrúas y ascensores

Escaleras mecanicasEscaleras mecanicas

CintasCintas trasnportadorastrasnportadoras

Control de BombasControl de Bombas

Page 4: Apuntes de Variadores de Omron

Introducción

Motores de corriente continua

�Ventajas

�Fácil control de velocidad y par.

�Desventajas

�Construcción complicada.

�Mantenimiento constante y caro.

Motores de corriente Alterna

�Ventajas

�Operación directa desde la red

�Robusto y económico, no requiere mantenimiento

�Desventajas

�Complicado control de par y velocidad. (sin uso de convertidor)

MC

==

MA

~

1. Introducción.

Un accionamiento de AC consta de:

� DRIVER AC.

� MOTOR AC.

Un accionamiento de AC se define por:

� Potencia.

� Rango de velocidad.

� Rango de potencia.

� Cuadrantes de operación.

�Característica de par-velocidad

Tensión alterna

Page 5: Apuntes de Variadores de Omron

1. Introducción.Conceptos

• Potencia nominal– Potencia mecánica obtenida en el eje del motor de manera

continuada.

• Par nominal y par máximo– Par nominal es la fuerza que puede realizar el motor para

mover la carga de forma continuada.– Par máximo, es la fuerza que puede realizar el motor para

mover la carga en un pequeño instante de tiempo

• Factor de potencia– Relación entre la potencia activa y la aparente

• Rendimiento– Relación entre la potencia en el eje (mecánica) y la absorbida

(electrica)

1.2. Rango de velocidad.

DEFINICIÓN

El rango de velocidad está comprendido entre la velocidad nominal del motor y la mínima a la cual éste puede desarrollar el par nominal completo continuamente.

Rango velocidad N:1 ; N=Veloc. nominal/Veloc. mínima.

REGULACIÓN DE VELOCIDAD CON VARIADOR.

3:1 en el caso de motor autoventilado (1500/500)

10:1 en el caso de motor conventilación forzada (1500/150)

Par

Veloc.(rpm)150 500 1500

100%

50%

Motor autoventilado.Motor ventilación forzada.

Page 6: Apuntes de Variadores de Omron

1.3. Rango de potencia.

ES LA RELACIÓN ENTRE LA VELOCIDAD MÁXIMA PERMITIDA Y LA VELOCIDAD NOMINAL.

Ejemplo: Velocidad máxima: 6.000 rpm.

Velocidad nominal motor: 1500 rpm.

Rango de potencia: 4:1

POR ENCIMA DE LA VELOCIDAD NOMINAL EL PAR DECRECE PROPORCIONALMENTE A LA VELOCIDAD. EL ACCIONAMIENTO TRABAJA A POTENCIA CONSTANTE.

Potencia = Par x Velocidad

LA VELOCIDAD MÁXIMA ESTÁ LIMITADA POR LA CONSTRUCCIÓN DEL MOTOR Y POR LA FRECUENCIA DEL CONVERTIDOR.

n

T

n

T

n

T

1.4. Cuadrantes de operación.

Motor Polea

Carga

Motor Polea

Carga

Motor Polea

Carga

Motor Polea

Carga

Par

Veloc.

Cuadrante 2 Cuadrante 1

Cuadrante 3 Cuadrante 4

n

T

SUBIDA

SUBIDABAJADA

BAJADA

Paro en bajada. Regeneración

Arranque en bajada

Arranque en subida

Paro en subida. Regeneración

Page 7: Apuntes de Variadores de Omron

1.4. Cuadrantes de operación.

• Aplicación Cuadrante Característica• Ventiladores 1 1 Dirección

• Bombas 1 Arranque y paro

• Compresores 1 prolongados

• Tans. Horizontales 1 y 3 2 direcciones

• Mezcladores 1 ó 3 Arr/paro Suave

• Elevadores todos Regeneración

• Imprenta 1 y 4 rápida respuesta

• Bobinar/desbobinar 1 y 4 Gran Inercia

1.5. Características de los accionamientos.1.5.1. Par de carga constante.

P, M%

n%

100

50

050 100

� En la industria, la mayor parte de las máquinas funcionan a par constante.

� El par es independiente de la velocidad.

� En el arranque existe frecuentemente un sobrepar inicial más elevado que el par nominal.

ElevaciónElevación GrúasGrúas AlimentadoresAlimentadores TransportadoresTransportadores

Page 8: Apuntes de Variadores de Omron

1.5. Características de los accionamientos.1.5.2. Par de carga linealmente creciente.

P, M%

n%

100

50

050 100

� En estas máquinas el par varía linealmente con la velocidad.

� La potencia varía según el cuadrado de la velocidad.

� Ejemplos: bombas volumétricas de tornillo de Arquímedes y mezcladoras.

1.5. Características de los accionamientos.1.5.3. Par de carga cuadrático.

� En estas máquinas el par varía con el cuadrado de la velocidad.

� La potencia varía según el cubo de la velocidad.

� Es el caso de las bombas centrífugas y los ventiladores.

P, M%

n%

100

50

050 100

Page 9: Apuntes de Variadores de Omron

1.5. Características de los accionamientos.1.5.4. Potencia constante.

P, M%

n%

100

50

050 100

� La potencia requerida es independiente de la velocidad.

� Funcionamiento propio de máquina herramienta y sistemas de arrollamiento.

� Se requiere menor par y por tanto se puede utilizar un accionamiento menor.

�El par aumenta según aumenta el radio.

Motor

Rollo

Prensa

Desbobinado Bobinado

Cutter

Alimentador prensaAlimentador prensa Bobinador/DesbobinadorBobinador/Desbobinador

Uso de Reductoras

• Los reductores bajan la velocidad del motor en la misma cantidad que aumenta el par.

• Se usan reductores, para conseguir mover cargas con motores menores y sobre todo cuando las cargas tienen una gran inercia.

Page 10: Apuntes de Variadores de Omron

ESTRUCTURA DE UN MOTOR DE AC

�Compuesto por tres partes

�Estator, o bobinado primario.

�Rotor o bobinado secundario.

�Entrehierro.

Estator

Rotor

Entrehierro

�Según este formado el rotor:

�Motor Jaula de ardilla

�Motor de rotor bobinado

Page 11: Apuntes de Variadores de Omron

Principios básicos del funcionamiento

� Se aplica un sistema trifásico de tensiones de frecuencia f al estator.

�Esto produce un campo magnético giratorio de velocidad.

n1= f1 * (60/p)

n1=velocidad de sincronismo

� En las barras del rotor se inducen f.e.m.s en el bobinado del rotor.

�Al estar este en cortocircuito genera unas corrientes que provocan fuerzas sobre los conductores

� Estas fuerzas producen el desplazamiento del rotor en el sentido del campo magnético, intentando alcanzarlo.

�Si la velocidad de sincronismo fuese igual que la del rotor no se movería al no inducirse las f.e.m.s

Funcionamiento con carga

• Si la jaula o motor no está conectado a ninguna carga, el motor girará en vacío.

• Si se conecta alguna carga, la velocidad del motor disminuirá y las corrientes eléctricas aumentarán.

• Si se consiguiera detener totalmente al motor, el movimiento relativo entre los polos exteriores y la jaula alcanzaría el mayor posible y lo mismo ocurrirá con las corrientes eléctricas en el motor.

• Si la jaula está alojada en un motor de material ferromagnético, la capacidad de entrega de potencia aumentará notablemente al reducirse las pérdidas de flujo magnético.

Page 12: Apuntes de Variadores de Omron

� El deslizamiento es la diferencia de velocidad entre la velocidad de sincronismo (campo magnético) y la del rotor (velocidad mécanica) expresado en tanto por uno.

s=(n1-n)/n1 S=1 rotor paradoS=0 rotor en vacio

Sin carga y debido a las perdidas el deslizamiento suele ser del3%.

Cuando se aplica una carga al rotor el deslizamiento se hacemayor, el par debe de incrementar para poder mover la carga y la velocidad del rotor disminuye. Compensación de deslizamiento.

DESLIZAMIENTO

Ecuaciones del motor

La velocidad del motor depende del deslizamiento.n (r.p.m) = (60*f)*(1-s)/p

n = velocidad del rotor s = deslizamiento

f = frecuencia de alimentación del estator p = nº de pares de polos

El par también es dependiente del deslizamiento .

Mi =(U²/Wi)* Expresión en función de s

U= tensión del estator.

Wi= frecuencia de la alimentación del estator.

Page 13: Apuntes de Variadores de Omron

1.Estrategías para variar la velocidad

De la expresión de la velocidad se obtienen tres formas:

�Variación del numero de polos.

Suponiendo un afrecuencia fija a 50 Hz

�Costosa

�Pocas velocidades a un gran coste

�Aumento de tamaño del motor

�A mayor numero de polos mayores perdidas

Motor de 2 polos Motor de 4 polos Motor de 8 polos

3000 rpm 1500 rpm 750 rpm

2.Estrategías para variar la velocidad

� Variación de la frecuencia en el estator.

Una de las ecuaciones que rigen el funcionamiento del motor es: U1≈ E1

E1=4,44*f1*ξ1*n1*Φ

U1= tensión del estator Φ= flujo magnético

E1= Tensión del rotor

Si variamos la frecuencia, y mantenemos ctela tensión, a altas frecuencias el flujo deberádisminuir al mantener cte la tensión, y por lo tanto el par máximo disminuiría.

Page 14: Apuntes de Variadores de Omron

3.Estrategías para variar la velocidad

� Variando el deslizamiento

Si varíamos la tensión del estator y mantenemos la f1 cte.

�El par depende del cuadrado de la tensión.

�El par a bajas velocidades decrece.

�Si el par resistente es constante y la velocidad es baja, el motor se calienta en exceso.

Par

Velocidadn1 n2 n3

V = VnV = 70% Vn V = 50% VnPar de carga constantePar de carga cuadrático

4.Estrategías para variar la velocidad

• Resumiendo.– En ninguno de los tres métodos se consigue, que en

todo el rango de velocidades el comportamiento de par sea el mismo que en condiciones nominales.

– Para conseguirlo, se utilizan dos tipos de control, que han posibilitado la aparición de los convertidores.

�V/F

�Vectorial y Flux-vector

Page 15: Apuntes de Variadores de Omron

1. Métodos de variación de velocidad.1.6. Variando la curva V/F

INTRODUCCIÓN.

� Modificando la frecuencia de la alimentación del motor, se varía la velocidad del motor.

�¿Cómo se hace…?

MEDIANTE VARIADORES DE FRECUENCIA.

Motor

50 HzAlimentación fija Alimentación

variableVariador

SALIDAVELOCIDADVARIABLE

Page 16: Apuntes de Variadores de Omron

1. Métodos de variación de velocidad.1.6. Variación de la frecuencia de alimentación.

RELACIÓN TENSIÓN/FRECUENCIA.

� En el motor:

� Manteniendo el flujo constante, se podrá mantener el par constante en todo el rango de funcionamiento del motor.

� La expresión del flujo:

� CONTROLANDO LA RELACIÓN V/f SE CONSIGUE MANTENER EL FLUJO CONSTANTE.

� El objetivo es obtener la misma actuación en cuanto a par que la especificada en las condiciones nominales (PAR CONSTANTE).

Φ⋅⋅= 1kk M

ω V

Φ⋅⋅=

⋅=

fk V fV

k M

1

1. Métodos de variación de velocidad.1.6. Variación de la frecuencia de alimentación.

RELACIÓN TENSIÓN/FRECUENCIA.

� La relación V/f se obtiene de la placa de características del motor.

� Con las condiciones indicadas en la placa, el motor obtiene su magnetización óptima.

Ejemplo:

� Tensión nominal motor: 380V

� Frecuencia nominal motor: 50Hz

Obtención de la relación V/f:Obtención de la relación V/f:

7.6 50

380 ecuenciatensión/fr Relación ==

Page 17: Apuntes de Variadores de Omron

1. Métodos de variación de velocidad.1.6. Variación de la frecuencia de alimentación.

RELACIÓN TENSIÓN/FRECUENCIA.

� Mediante el ajuste de la relación V/f, el funcionamiento del convertidor puede adaptarse a las características de la carga.

Arranque normalArranque normalTensión

Frecuencia

Arranque pesadoArranque pesado Ahorro energéticoAhorro energéticoTensión

Frecuencia

Tensión

Frecuencia

CARGA CONSTANTEINERCIA LIGERA

� Cintas transportadoras

INERCIA PESADACOMPENS. ARRANQUE� Trituradoras� Mezcladoras� Ventiladores grandes

INERCIA LIGERAPAR VARIABLE� Ventiladores� Bombas� Compresores

1. Métodos de variación de velocidad.1.6. Variación de la frecuencia de alimentación.

RELACIÓN TENSIÓN/FRECUENCIA.

� Óptima utilización del circuito magnético (evita la saturación).

� Capacidad para producir par.

� Minimización de pérdidas en el rotor.

� Consumo mínimo de potencia reactiva.

� Operación a par y a potencia constante.

VENTAJAS:VENTAJAS:

Page 18: Apuntes de Variadores de Omron

1. Métodos de variación de velocidad.1.6. Variación de la frecuencia de alimentación.

RELACIÓN TENSIÓN/FRECUENCIA.

� A altas frecuencias, el convertidor no puede aumentar la tensión:

� El flujo disminuye y con él el par (no se mantiene constante la relación V/f).

� Se trabaja en el rango de potencia constante.

� Válido sólo en régimen permanente.

� En el arranque y a muy bajas frecuencias no se cumple V/f=constante.

INCONVENIENTES:INCONVENIENTES:

Tensión

Frecuencia

� Se reduce la reactancia del estátor.

� La tensión cae en la resistencia del estátor.

� No hay tensión para magnetizar el motor.

� Es necesario compensar la caída de tensión (refuerzo de par).

Funcionamiento del convertidor

Page 19: Apuntes de Variadores de Omron

Obtención de tensión alterna de amplitud y frecuencia variables.

ETAPAS DE UN VARIADOR DE FRECUENCIA.

� La obtención de tensión alterna de frecuencia y amplitud variables se obtiene en el convertidor de frecuencia tras varias etapas:

Rectificador

(AC/DC)

Circuito DC Inversor

(DC/AC)

ETAPA DE RECTIFICACIÓN

LA ETAPA DE RECTIFICACIÓN.

� Transforma la tensión de la red de alimentación de c.a. en tensión de c.c. pulsatoria.

� En función de los dispositivos del rectificador, hay 2 tipos principales:

� Rectificador no regulado: formado por diodos.

� Rectificador regulado de onda completa: formado por tiristores.

� En un sistema trifásico a 50Hz:

� Las 3 fases están desfasadas 120º.

� Un período dura 20ms.

� Cada T/3 segundos se repite el valor de tensión en la fase consecutiva.

Page 20: Apuntes de Variadores de Omron

Obtenci ón de tensi ón alterna de amplitud y frecuencia variables.

DISPOSITIVOS UTILIZADOS EN LA ETAPA DE RECTIFICACIÓN.

DIODOS:DIODOS:� Se comporta como un conmutador electrónico.

� Aplicando una tensión positiva suficiente entre ánodo y cátodo se comporta como un interruptor CERRADO.

� Aplicando una tensión negativa entre ánodo y cátodo, se comporta como un interruptor ABIERTO , pudiendo bloquear tensiones hasta VRRM.

Los diodos usados en la rectificación:

� No son diodos rápidos.

� Rangos hasta 5000V, 2000A.�Tienen un largo trr .

�Tienen un elevado Qrr .

CARACTERÍSTICA DE UN DIODO

Obtenci ón de tensi ón alterna de amplitud y frecuencia variables.

DISPOSITIVOS UTILIZADOS EN LA ETAPA DE RECTIFICACIÓN.

TIRISTORES:TIRISTORES:� Funciona como un diodo, pero se controla el momento en que empieza a conducir.

� Cuando se inyecta corriente por el terminal de puerta y se aplica una tensión positiva entre ánodo y cátodo, el tiristor CONDUCE.

� Aplicando una tensión negativa entre ánodo y cátodo, se produce el APAGADO del tiristor.

Page 21: Apuntes de Variadores de Omron

Obtenci ón de tensi ón alterna de amplitud y frecuencia variables.

LA ETAPA DE RECTIFICACIÓN: PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.

� Transforma la tensión de la red de alimentación de c.a. en tensión de c.c. pulsatoria mediante una configuración en puente rectificador de diodos o de tiristores.

Rectificador no regulado(diodos)

Rectificador regulado de onda completa (tiristores)

ETAPA DE INVERSIÓN

LA ETAPA DE INVERSIÓN.

� Transforma la tensión continua obtenida tras la rectificación en alterna de la frecuencia deseada.

� Se usa el método PWM que trabaja con una señal de referencia llamada portadora. Esta señal marca la rapidez de conmutación de los IGBTS.

+

-

VDC

Page 22: Apuntes de Variadores de Omron

Obtenci ón de tensi ón alterna de amplitud y frecuencia variables.

DISPOSITIVOS UTILIZADOS EN LA ETAPA DE INVERSIÓN.

TRANSISTORES:TRANSISTORES:� A diferencia del tiristor, el transistor puede dejar de conducir en cualquier momento.

� Cuando se inyecta corriente por la base del transistor, éste CONDUCE.

� Cuando la corriente por la base se hace 0, el transistor se comporta como un CIRCUITO ABIERTO. .

Características:Características:

� Rango de tensión: hasta 1200V

� Rango de corriente: hasta 400A

� Capacidad de encendido: pobre

� Capacidad de apagado: moderada

� Velocidad de conmutación: de 2 a 5 KHz

� Control de conmutación: corriente

� Coste del circuito de control: medio

Obtenci ón de tensi ón alterna de amplitud y frecuencia variables.

DISPOSITIVOS UTILIZADOS EN LA ETAPA DE INVERSIÓN.

IGBT´s:IGBT´s:� Combina la característica de entrada de un MOSFET (control de disparo por tensión) con la de salida de un transistor bipolar.

� Muy adecuados para los convertidores de frecuencia por su alta frecuencia de conmutación, facilidad de control y capacidad para cortar grandes potencias.

Características:Características:

� Rango de tensión: hasta 1200V

� Rango de corriente: hasta 300A

� Capacidad de encendido: buena

� Capacidad de apagado: muy buena

� Velocidad de conmutación: 20 KHz

� Control de conmutación: tensión

� Coste del circuito de control: bajo

D

D

S

G

Page 23: Apuntes de Variadores de Omron

Obtenci ón de tensi ón alterna de amplitud y frecuencia variables.

LA ETAPA DE INVERSIÓN: PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.

� El método más actual para controlar la tensión del motor es el PWM(Pulse Width Modulation).

� Se compara una señal de referencia para cada fase con una portadora triangular.

� Si el valor de la señal de referencia es mayor que el de la triangular, el semiconductor conduce .

� Si el valor de la señal de referencia es menor que el de la triangular, el semiconductor no conduce.

� Se aplica una tensión cuadrada periódica al motor. El motor se controla por la tensión sinusoidal dominante.

� El método PWM permite utilizar rectificadores no regulados en lugar de los regulados de onda completa.

Obtenci ón de tensi ón alterna de amplitud y frecuencia variables.

LA ETAPA DE INVERSIÓN: PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.

Corriente en la carga:Corriente en la carga:

La corriente en la carga es prácticamente senoidal.

Tensión de alimentación al motor:Tensión de alimentación al motor:

� Modulando la PWM con una referencia sinusoidal, la tensión máxima de salida será0.86 veces la de alimentación del convertidor.

� Para aumentarla, se añade un tercer armónico a la sinusoide de referencia.

Page 24: Apuntes de Variadores de Omron

Obtenci ón de tensi ón alterna de amplitud y frecuencia variables.

LA ETAPA DE INVERSIÓN: PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.

Inconvenientes del PWM:Inconvenientes del PWM:

� A bajas frecuencias se producen períodos sin tensión demasiado largos.

� Solución: aumentar la frecuencia de la portadora a bajas velocidades.

� Ruido acústico.

� Los armónicos de alta frecuencia producen un sonido agudo.

� A ciertas frecuencias, la resonancia de los elementos metálicos incrementa el nivel de ruido.

� Puede evitarse:

� Instalando reactancias entre el variador y el motor para los armonicos

� Con una frecuencia de conmutación alta para evitar los ruidos.

3. Regulación en bucle cerrado.

Diferencia entre REGULACIÓN y CONTROL:Diferencia entre REGULACIÓN y CONTROL:

MotorConsignaConsigna

MotorConsignaConsigna Sensor

FeedbackFeedback

Page 25: Apuntes de Variadores de Omron

1. ¿Qué es el Control Vectorial?

ESQUEMA EQUIVALENTE POR FASE EN REG. PERMANENTE.

RsIs

Vs Rr/s

imr

jWsLρrjWsLρs

jWsΦs jWsΦrjWsLh

itorque

Control V/f:Control V/f:

Control Vectorial:Control Vectorial:

� Su objetivo es controlar el flujo en el rotor.

� La corriente magnetizante (imr) es la componente que crea flujo.

� La corriente itorque es la componente que crea par en el motor.

� Su objetivo es controlar el flujo en el estátor.Equipos V/f :No controlan par.No es posible una respuesta rápida.

Page 26: Apuntes de Variadores de Omron

1. ¿Qué es el Control Vectorial?

Divide la corriente del estator en dos vectores

La corriente del estátor se desplaza a un marco que gira con el campo del estátor.

POR TANTO:

AL basarse en valores instantaneos de corriente es valido en condiciones dinámicas y estáticas, obteniendo una mayor precisión.

Par M = cte·imr·isq = cte·Φ · isq

Flujo motor Φ = Lh· isd = cte·isd

Frec. desliz. Ws = (Rr/Ir)·(Lh/ Φ)· isq = cte·isq/ Φ

Posición del campo = Wrotor + Ws

1. ¿Qué es el Control Vectorial?

¿QUÉ SE CONSIGUE CON EL CONTROL VECTORIAL?

Robustez y precio de un motor de inducción AC.

Simplicidad de un control de DC.

� Operación a alta velocidad.

� Robusto frente a sobrecargas.

� Alto grado de protección.

� La excitación está separada de la corriente de par.

� La velocidad varía linealmente con la tensión.

� El par varía linealmente con la corriente.

El Flux Vector Control unifica estos

dos conceptos

Page 27: Apuntes de Variadores de Omron

1. ¿Qué es el Control Vectorial?

MÉTODOS DE CONTROL VECTORIAL.

Control Vectorial directo:Control Vectorial directo:

Control Vectorial indirecto:Control Vectorial indirecto:

M E

Estimador de flujo

Controlador de corriente

PWMT(θ)isq

θΦrVs

Is

Wr

� Idealmente: sensor de flujo en el rotor.

� Realmente: estimador de flujo.

MControlador de

corrientePWMT(θ)isq

+ +

E

Teoría de deslizamiento

1/s

Ws Wr

θΦr

� Utiliza la teoría de control de deslizamiento.

� Estima el ángulo del campo en el rotor mediante el deslizamiento.

� Es el método más común.

Necesidad de Autotuning en control vectorial

� Para conseguir los dos vectores de corriente que rigen el comportamiento del motor es necesario unos complicados cálculos.

�Estos calculos necesitan de los parámetros del motor, como resistencia entre lineas del estator, rotor, etc…

�Estos parámetros no los suele proporcionar el fabricante, pero para ello hay una seríe de formulas o la función autotuning que los calcula.

Page 28: Apuntes de Variadores de Omron

Beneficios del Control Vectorial.

150% de par desde velocidad 0.150% de par desde velocidad 0.

velocidad 0

150%

0%

150%velocidad

Deslizamiento

Beneficios del Control Vectorial.

Linealidad de velocidad.Linealidad de velocidad.

2 seg.

Referencia velocidad

Velocidad motor

Referencia par

1750 rpm

+1750 rpm

-1750 rpm

Page 29: Apuntes de Variadores de Omron

Beneficios del Control Vectorial.

Recuperación de velocidad al variar la carga.Recuperación de velocidad al variar la carga.

100%

875 rpm

75 rpm

500ms

Impacto carga

Velocidad motor

Referenciapar

Recuperación total de la velocidad en menos de 750 ms con 100% impacto de carga

Beneficios del Control Vectorial.

¿Dónde se necesita?¿Dónde se necesita?

Ascensores.Ascensores.

� La alta respuesta de par proporciona una mejor actuación al abrir y cerrar el freno.

� El par a velocidad cero permite arranque y paradas muy suaves y confortables.

Bobinadoras.Bobinadoras.

� La rapidez de respuesta de par permite un control preciso de la velocidad contra la gran inercia de las bobinas.

� El control de par proporciona una gran precisión en el control de la tensión cuando se usa para desbobinar.

Page 30: Apuntes de Variadores de Omron

Beneficios del Control Vectorial.

¿Dónde se necesita?¿Dónde se necesita?

Grúas.Grúas.

� El par a velocidad cero permite una rápida operación, eliminando el tiempo que se toma el freno electromecánico.

� La suavidad de operación a bajas frecuencias proporciona una mayor precisión y posibilidades de maniobra.

Extrusoras.Extrusoras.

� Alto par de arranque para vencer el arranque en frío.

� La buena respuesta de par asegura un mantenimiento de la velocidad sin brusquedades.

Control Vectorial en lazo cerrado.

Page 31: Apuntes de Variadores de Omron

Control Vectorial en lazo abierto.

Control Vectorial.

Control Vectorial vs Control V/f.

� Mejora la respuesta dinámica.

� Mejor comportamiento ante cambios en la carga.

� Mayor precisión en el control de la velocidad.

� La rotación del motor a baja velocidad es más “suave”.

� Mayor rango de velocidad (1:100 vs 1:40).

� No es necesario sobredimensionar el variador en aplicaciones que requieran un alto par de arranque.

� Proporciona más par a baja velocidad.

� Necesidad de conocer parámetros internos del motor.

� En modo de control vectorial el convertidor solo puede controlar 1 motor.

� Los parámetros del motor (Rs, Rr) dependen de la temperatura.

Page 32: Apuntes de Variadores de Omron

Control Vectorial.

Flux Vector vs O.L. Vector.� Permite regulación de par (consigna de par).

� Puede realizar servo-lock (100% de par a velocidad cero).

� Mejor comportamiento a muy baja velocidad.

�Los valores de Is y Vs son muy pequeños para obtener precisión en los cálculos en vectorial lazo abierto.

� Mayor precisión de velocidad (±0.02% vs ±0.2%).

� Misma precisión de velocidad y respuesta dinámica en todo el rango de operación.

� Es posible la operación en los 4 cuadrantes de funcionamiento (ejemplo: desbobinadoras).

� Necesidad de encoder.

� Añade coste.� Añade más complejidad a la instalación.

El encoder es el precio a pagar

para poder acceder a todas

las prestaciones que ofrece el

Flux Vector Control.

Comparación entre tipos de control

PosiblePosiblenonoLimite de par

Control de par

Control preciso de la velocidad

Servodrivers simplificados

Toda la gama de aplicaciones de velocidad variable

Cuando la máquina incorpora el encoder

Cuando no se conocen las constantes y no se puede autotuning

Aplicación

PosiblenononoControl de par

±0,02%±0,2%±0.3%±2- ±3%Precisión de velocidad

150% a 0 Hz150% a 1Hz150% a 3Hz150% a 3HzPar de arranque

1:10001:1001:401:40Rango de control de velocidad

SiNoSINoDetector velocidad

Vectorial

Lazo cerrado

Vectorial

Lazo abierto

V/F con

Realimentación

V/F

Lazo abierto

Método

Page 33: Apuntes de Variadores de Omron

Modelos Omron con Control Vectorial

3G3MV

3G3FV

�Control V/F y Vectorial en lazo abierto y cerrado

�Alimentación: 220 monofásico y trifásico. : 400v trifásico.

�Potencias: 0,2 Kw a 300 Kw

�Control V/F y vectorial lazo abierto. No autotuning.

�Alimentación: 220 monofásico y trifásico. : 400v trifásico.

�Potencias: 0,2 Kw a 7,5 Kw

Modelos Omron

�Control V/F en lazo abierto y cerrado

Control Vectorial en lazo abierto

�Alimentación: 220 monofásico y trifásico. : 400v trifásico.

�Potencias: 0,4 Kw a 300 Kw

�Nuevo variador dirigido a aplicaciones de elevación (ascensores)

�Autotuning on-Line (se puede hacer con carga)

�IGBt´s 4ª generación

�Reducción en el tiempo de frenada

3G3RV