Catalogo Baja Tension Moeller

7/28/2019 Catalogo Baja Tension Moeller

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M oeller Series www.eatonelectric.es

INFORME TECNICO: IT-EE09(11/11)

Arranque y contro l de m o to re s

trifsicos asncronos


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PrlogoEl motor trifsicoasncrono esel motor msusadoenel mundo de lasinstalacionesindustrialesy en grandesedificios. Simpleentrminosdediseoy manejo, flexibleendiversoscamposdeaplicaciny conunfuncionamientoeconmico. Eslasolucinmsfavorablecuandohablamosderelacin calidad-precio.Loquecaracterizaal motor trifsicoesel altoconsumodeintensidadcuandoloalimentamosconcargaatravsdeunarranquedirecto. Cuandoaplicamostensindirectaloqueobtenemosesunasobreintensidadquepuedecausar cadasdetensinderedy problemasenlossistemasmecnicos.Desdelainvencindel motor trifsico yahacemsde100 aos(1889) sehandesarrolladodiferentesconceptosy solucionesparalapuestaenmarcha, quetienenpor objetivo eliminar efectossecundariosdesagradables. Sinembargo, paraqueestosconceptosy solucionescumplaneldeseo de unrendimiento ptimoy satisfactorioenlapuesta en marcha, dependerde la aplicacin y, finalmente, de losaspectoseconmicos.

Parafacilitar unadescripcinsimplificada, sepresentarnloscuatromtodosdearranquey control demotoresasncronosmsimportantesyconocidos. Enel proceso, prescindiremosdeliberadamentedeladescripciny lasfuncionesdelosdispositivos, y delosconocimientosgeneralesbsicosdel accionamiento elctrico.


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Variantes de arranque paramotores trifsicos asncronos.

En lo que respecta a la construccin y a la conexin del devana-do del rotor pasivo, el motor trifsico asncrono tambin seconoce como un motor de jaula de ardilla o rotor de jaula deardilla (motor). Comparable con un transformador de rotacin yde acuerdo con su modo de accin, tambin se usa generalmen-te el trmino motor de induccin. A los diseos con bobinadoseparados se les conoce como conexin Dahlander o motores depolos conmutables. Otra variante es el anillo colector del rotor(motor). En este caso, las bobinas del rotor estn conectadastres anillos colectores y slo estn interconectados usando resis-tencias externas al motor.

As como las diferentes formas y denominaciones del motorasncrono tambin hay diversidad en los modos de alimentacinpara el arranque y el control. Para facilitar una descripcin sim-plificada, los cuatro arranques de motor ms conocidos e impor-tantes sern examinados a continuacin. Con entrada de alimen-tacin trifsica en AC, neutro y toma de tierra (3 / N / PE/ 50/60Hz).

Eaton Moeller ofrece una gama completa de arranques de motorpara la conexin, la proteccin y el control de motores trifsicoasncronos para toda la gama de variantes de arranque que semuestra a continuacin.

Figura 1: Variantes de arranque de motor.F1 = fusible (P roteccin de lnea y cortocircuito)

Q 1 = C onmutacin (contactores)

F2 = Protector de motor (P roteccin contra sobrecarga)

M 1 = M otor trifsico asncrono

A rranque directo.

A rranque estrella-triangulo, el arranque ms conocido y utilizado.

A rrancador suave (Q 2), El arranque continuo y sin picos. U na alternativa m oderna al arranque

estrella-triangulo.

C onvertidor de frecuencia (T 1), A rranque controlado y continuo del motor con par nom inal de la

carga. Los convertidores de frecuencia tam bin perm iten el control de la velocidad y cuenta con

una electrnica para la proteccin del m otor. (I 2t). D ependiendo de las caractersticas, tam bin

podemos controlar el posicionamiento del motor usando un generador de pulsos (B1).

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Conexin de un motor trifsico

Figura 2: Conexin del motor en sentido horario.

En general, las propiedades de un motor trifsico se definen en las nor-mas (DIN / VDE0530, IEC/ EN 60034). Sin embargo, el diseo construc-tivo es dominio de los fabricantes. Por ejemplo, en un mercado sensiblelos precios, los motores de pequeas potencias (< 4 kW) que suelenusarse para bombas y ventiladores frecuentemente los podemos encon-trar sin cajetn de conexiones. Aqu los devanados estn conectadointernamente en configuracin estrella, y slo disponemos de tres cablepara conectarlos a la tensin asignada.

Independientemente del diseo (con / sin cajetn de terminales), laconexiones del motor trifsico se denotan por su orden alfabtico (porejemplo, U1, V1, W1) se corresponde con la secuencia de tensin de red(L1, L2, L3) y hace que el motor gire en sentido horario. El sentido degiro se especifica mirando directamente al eje del motor. En motores condos ejes, el extremo de accionamiento se denomina D, y el extremo deno accionamiento N (D= drive, N = no drive). La rotacin antihoraridel motor se consigue intercambiando dos fases de la tensin de entrada. Figura 3: Rotacin horaria: Secuencia de fases Cajetn de terminales Extremo de

accionamiento.

Conexin en estrella Conexin en tringulo

ULN = 3 UW ILN = IW ULN = UW ILN= 3 IW

Con una especificacin de tensin de 230/400 V, este motor debeestar conectado a la red trifsica (ULN = 400 V) con una configura-cin en estrella.

Cada devanado del motor est diseado para soportar un mximode 230V.

Los tres terminales (W2, V2, U2) se conectan entre s (conexin es-trella) para que la tensin entre los terminales de entrada (U1, V1,W1) y el punto intermedio (estrella) sea 230V.

Con una especificacin de tensin de 400/690 V, este motor debeestar conectado a la red trifsica (ULN = 400 V) con una configura-cin en tringulo.

Cada devanado del motor est diseado para soportar un mximode 400V y podemos conectarlos directamente.

Para un arranque directo, los terminales de los tres devanados de-ben estar conectados entre s (conexin tringulo) para que la ten-sin entre los terminales de entrada (U1, V1, W1) sea 400V.

Cuando se alimenta un motor trifsico, los datos de la placa del motordeben corresponderse con la tensin y la frecuencia de alimentacin. Laconexin est implementada a travs de los tornillos (versin estndar) en

el cajetn de conexiones del motor y debemos hacer una distincin entredos tipos de conexin, la conexin en estrella y la conexin en tringulo.Ejemplo con una alimentacin de 3 AC400 V, 50 Hz (ver figura 2).


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El punto de operacin (MM) del motor trifsico asncrono est descrito porel rango de tensin nominal y la frecuencia correspondiente (ej. 400 V/50 Hz). La velocidad (de rotacin) se determina por la frecuencia de la redelctrica (n ~ f). Esto depende de la carga y slo se mantiene siempre ycuando el par del motor (MM) y par de carga (ML) tengan la misma magni-tud.

Los datos nominales de potencia elctrica y mecnica del punto ptimo de

trabajo deben estar especificados en la placa de caractersticas del motor.Los datos de la operacin son inestables durante el proceso de arranque(proceso de aceleracin). La unidad solo ser estable en el punto ptimde trabajo (MM).

Arranque de motor directoEl arranque de motor directo es el mtodo ms sencillo para arrancar unmotor trifsico asncrono. Los devanados del estator estn conectadosdirectamente a la red elctrica por un proceso de conmutacin simple.

Como resultado de esta aplicacin obtendremos altas corrientes de arran-que (corriente de sobrecarga) que a su vez causan molestas cadas en ltensin de red. Por este motivo, las compaas elctricas suelen limitar l

potencia nominal de los motores conectados a la red. Este valor lmitepuede variar de una red a otra. En redes elctricas pblicas, estas limita-ciones por lo general se cumplen cuando en el arranque la potencia aparen-te del motor trifsico no excede de 5.2kVA o cuando es de mayor potenciaparente pero la corriente de arranque no excede de 60 A. Con una tensinde red de 400 V y un arranque 8 veces la intensidad nominal, esto corres-ponde a un motor con una intensidad nominal de 7.5 A o un motor dekW.

En motores que ocasionalmente sobrepasan los 60 A de corriente de arran-que y motores con una intensidad de arranque de ms de 30 A que causanalteraciones en la red pblica, ej. Por arranques pesados, alta frecuencide conmutacin o variacin en el consumo (ascensores, sierras de corte),se deben tomar medidas alternativas para las variaciones disruptivas detensin. Los motores con potencias de ms de 4 kWy tensiones nominalede 400/690 V pueden arrancarse usando una configuracin estrella-triangulo.

El arranque directo crea un estrs trmico en los devanados del motor y,solo brevemente, fuerzas electrodinmicas momentneas. Con frecuencia,el arranque directo reduce la vida de los devanados de un motor estndar(p.ej. Operaciones peridicas intermitentes).

El bloqueo del rotor (rotor bloqueado) es un fallo grave que puede llevar ala destruccin trmica del motor trifsico asncrono. Cada devanado del

motor debe estar protegido por un dispositivo de proteccin para evitarque ocurran este tipo de sobrecargas trmicas. Una solucin econmica eel uso de rels de sobrecarga, ms conocidos como rels trmicos o relbimetlicos.

Estos rels de sobrecarga se conocen como interruptores protectores demotor en combinacin con un mdulo de conexin. El sinnimo de esto eel PKZM. En la alimentacin del motor, este protege la conmutacin (con-tactor DILM), la acometida y los devanados del motor contra su destruc-cin debido a una sobrecarga trmica (rotor bloqueado) y cortocircuito, auncuando tengamos una prdida de fase (L1, L2, L3). Para este propsito,debemos establecer en el interruptor protector de motor la corriente nomi-

nal del motor y los cables de conexin deben de estar calculados para estevalor.

El diseo de los componentes en el circuito principal del motor se llevacabo de acuerdo con la intensidad nominal (Ie) del motor y la categora deempleo AC-3 (Norma IEC/EN60947-4-1), AC-3 = motores de jaula deardilla: arranque, paro durante la operacin

La seleccin de un interruptor protector adecuado es decisiva para lseguridad del funcionamiento y de la vida til del motor. La combinacin dearranque de motor (MSC) ofrece una solucin ideal para el arranque directodel motor. El MSCen su diseo estndar consiste en un interruptor protec-tor de motor PKZM0 y un contactor DIL enchufables. En la versin MSC-DE, el interruptor protector de motor PKE para corrientes de motor dehasta 65 A, ofrece una alternativa innovadora a las soluciones bimetlica(PKZM0). Con su alto nivel de flexibilidad y los mismos accesorios, el MSC-DEcumple con todas las demandas del cliente.

Figura 4: Curva caracterstica del arranque de un motor trifsico asncrono.

IA = Intensidad de arranque.IN = Intensidad nominal en el punto de trabajoMA = Par de arranqueMB = Par de aceleracin (MM > ML)MK = Mximo valor del parML = Par de la cargaMM = Par del motor (punto de trabajo)MN = Par nominal de la cargan = Velocidad (valor actual)nN = Velocidad nominal en el punto de trabajonS = Velocidad de sincronizacin

(nS - nN =Velocidad de deslizamiento)


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Figura 5: arranque directo, sentido de rotacin horario, ejemplo de un MSC.

En una conexin en estrella, la tensin de red (LSN) de los devanados indi-viduales del motor se reduce por un factor de 1/3 (~ 0,58). Por ejem-plo: 400 V 1/3 = 230 V. El par de arranque y la corriente de entrad(en la conexin en estrella) se reduce a un tercio de los valores de la co-nexin en triangulo. Corriente de arranque tpica: 2...2.5 Ie

Debido a la reduccin del par en el arranque, la configuracin en estrella-tringulo slo es adecuada para aparatos con un par de carga baja o un

par de carga (ML) que aumenta con la velocidad, como es el caso de bom-bas y ventiladores (ventiladores / extractores). Tambin se utilizan enunidades que solo estn sujetas a una carga despus de haber aceleradode velocidad, por ejemplo, con prensas y centrfugas.

Con el cambio de configuracin de estrella a tringulo, la corriente caecero, y la velocidad del motor se reduce en funcin de la carga. El pasotringulo provoca un aumento espectacular de la corriente, as como laplicacin de toda la tensin de red en los devanados del motor. Estoprovocar cadas de tensin en sistemas de suministro de red poco fiableo dbiles. El par motor tambin sube a un valor ms alto durante la tran-sicin, lo que causa una carga adicional sobre todo el sistema. Si, porejemplo, las bombas funcionan con arrancadores estrella-tringulo,

menudo se utiliza un freno mecnico para proporcionar una amortiguacinen el sistema y evitar los llamados "golpes de ariete".

La transicin automtica de estrella a tringulo generalmente se realizmediante un rel temporizador en el contactor de lnea. El tiempo requeri-do para el arranque en estrella depende de la carga del motor y debecontinuar hasta que el motor haya alcanzado cerca del 75 al 80% de suvelocidad de funcionamiento (nN) para garantizar la post-aceleracin nece-saria para el cambio a tringulo. Esta post-aceleracin de la configuracinen tringulo est asociada con altas corrientes como en el caso del arran-que directo.

Una conmutacin demasiado rpida entre la estrella y el tringulo puededar lugar a la desconexin del arco (en los contactos de los contactores) ypuede causar un corto circuito. El intervalo de tiempo de transicin debeser tal, que sea suficiente para eliminar los arcos. Al mismo tiempo, lvelocidad de la unidad se debe reducir lo menos posible. Existen reltemporizadores especiales para cumplir con la transicin estrella-tringulo.

Arranque estrella-trianguloCon un arranque de motor estrella-tringulo, la puesta en marcha delmotor trifsico asncrono se realiza mediante una transicin entre losdevanados. Los puentes en el cajetn de bornes del motor se omiten, ylas 6 conexiones de los devanados se conectarn a la red elctrica me-diante una conmutacin llamada estrella-tringulo (conmutacin manualo automtica de los contactores).

Durante el funcionamiento, los devanados del motor estn conectadosen triangulo. El voltaje del devanado (UW), por lo tanto debe ser igual ala tensin de fase (LSN) del sistema trifsico. Por ejemplo, en una tensinde red de 3 AC400 V, el voltaje en la placa de caractersticas del motordebe estar especificado como 400/690 V.

Figura 6: Arranque estrella-tringulo, sentido de rotacin horario, ejemplo de un SDAINL

Diagrama de conexin de una configuracinestrella-tringulo.Con proteccin bimetlica.0.58 x Ieta 15 s


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La tensin del motor en un arrancador se modifica por el control del ngulode cada fase en media onda sinusoidal. Con este fin, dos tiristores en caduna de las fases estn conectados en antiparalelo, uno de ellos para lmedia onda positiva y el otro para la media onda negativa.

La secuencia de fases correcta (ver figura 6) para el paso de estrella atringulo se debe tener en cuenta al conectar los conductores del motory el arrancador. Debe considerarse la direccin de funcionamiento delmotor. Una conexin incorrecta de las fases puede provocar altas co-rrientes de pico en el arranque, a causa de la ligera disminucin en lavelocidad durante el intervalo del cambio. Los picos de corriente ponenen peligro los bobinados del motor y los contactos de conmutacin inne-cesariamente.

Cuando arrancamos con la conexin en estrella, en primer lugar el con-tactor de estrella puentea los terminales U2, V2, W2. A continuacin, elcontactor principal aplica la tensin de red (ULN) en los terminales U1,V1, W1. Despus de transcurrir el tiempo programado, el rel tempori-zador desconecta el contactor de estrella y conecta el contactor detriangulo aplicando la tensin de red a los terminales U2, V2 y W2.

La eleccin de los componentes para la conexin del motor se lleva acabo en concordancia con la corriente de funcionamiento, es decir, delmotor y con la categora de empleo AC-3 (Norma IEC/EN60947-4-1), AC-3 = motores de jaula de ardilla: arranque, paro durante la operacin. Elrel trmico se colocar aguas abajo del contactor principal. Establece-remos por tanto un factor de corriente 1/3 (~ 0,58 Ie) por debajo dela corriente nominal del motor. El contactor principal y el de triangulotambin se seleccionan con este factor de reduccin (~ 0,58 Ie ). Elcontactor estrella para un arranque de no ms de 15 segundos debeseleccionarse con un factor de un tercio (~ 0,33 Ie) de la corrientenominal del motor. En tiempos de arranque (>15s) de hasta 60 segun-dos, el contactor de estrella debe seleccionarse de la misma magnitudque el contactor principal.

Figura 7: Control del ngulo de fase y contacto de Bypass.

Cuando la rampa de aceleracin (tStart) ha finalizado, los tiristores estncompletamente controlados (media onda sinusoidal completa => fin derampa: TOR).

Como los tiristores slo estn activos durante la fase de aceleracin o du-rante la fase de desaceleracin, pueden ser Bypasados a travs de los con-tactos de Bypass durante la operacin continua. Las prdidas en el arranca-dor suave se pueden reducir gracias a la inferior resistencia que ofrecen locontactos mecnicos de la conmutacin.

Hoy en da, en arrancadores suaves, podemos hacer una diferenciacin

entre dos variantes en la configuracin de potencia (figura 8).

Arrancadores suaves

En muchos casos, el arranque directo o el arranque estrella-triangulo delmotor trifsico asncrono no es la mejor solucin ya que altas corrientesde pico pueden influir en el suministro elctrico y un aumento repentinodel par puede inducir a los componentes mecnicos de la maquina o alsistema a altos niveles de estrs.

El arrancador suave proporciona un remedio. Permite un aumento conti-nuo y lineal del par y ofrece la posibilidad de una reduccin selectiva dela corriente de arranque. La tensin del motor se incrementa a partir deuna tensin inicial y un tiempo de rampa de aceleracin, seleccionadosmediante selectores hasta llegar a la tensin nominal del motor. Elarrancador tambin puede controlar la rampa de parada mediante lareduccin de la tensin.

La curva caracterstica del motor asncrono trifsico slo se aplica cuan-do la tensin del motor es igual a la tensin de red (ULN). Si aplicamosuna tensin inferior, obtendremos una reduccin cuadrtica en el par(M~ U2). Cuando lo comparamos, por ejemplo, con un arranque estrella-tringulo, la tensin del motor se reduce hasta el 58% (~ 1/3), y elpar se reduce a alrededor del 33% (un tercio)

La diferencia entre las caractersticas de la carga (ML) y las caractersti-cas del par motor (MM), y por consiguiente la fuerza de aceleracin,puede estar influida por medio del ajuste del voltaje del motor. El arran-cador debera ser preferido para todas las aplicaciones con un arranque

con carga (la carga no se puede conectar despus de la puesta en mar-cha) que la configuracin estrella-tringulo. Es una buena alternativa a laconfiguracin en estrella-tringulo por razones econmicas y tambin porrazones de ahorro de energa, en particular para unidades de alta poten-cia.

Figura 8: Caractersticas de arrancadores suaves

Dos fases controladas Fcil manejo, con 3 valores de

ajuste (tStart, UStart, tStop) Controlado por tiempo, rampa

de tensin lineal Generalmente con Bypass in-

terno Precio atractivo para alternativa

al arranque estrella-triangulo. Configuracin solo en lnea. De motores pequeos a media-

nos (


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El tiempo de aceleracin de una unidad con un arrancador suave es elresultado de la configuracin de la tensin de arranque (UStart) y el tiempode rampa (tStart) para el aumento lineal hasta la tensin de completa de red(ULN). La tensin inicial determina el par de arranque del motor. Una altatensin de inicio y un tiempo de rampa corto corresponde aproximadamen-te a un arranque directo. En la prctica, el par de arranque necesario (US-tart) y el tiempo de rampa (tStart) se configuran de acuerdo a los requisitosdel arranque.

Figura 9: Curva de tensin en un arranque suave.

El tiempo de rampa ajustado (tStart) no es el tiempo real de aceleracin dela unidad. Esto depende de la carga y el par de arranque. El tiempo derampa slo controla el cambio en la tensin. En el proceso, la corrienteaumenta al mximo y luego cae a la corriente nominal, despus consegui-mos la velocidad nominal del motor. La corriente mxima entonces se fijapara adaptarse a la unidad (motor ms carga) y no puede determinarse deantemano. Como resultado, las unidades sometidas a altas cargas en rela-cin con tiempos de rampa largos pueden conducir a una excesiva cargatrmica en los tiristores.

Si no podemos superar un determinado nivel de corriente, debemos selec-

cionar un arrancador suave con limitacin de intensidad. Esta variante dearranque est con frecuencia estipulada por las compaas de suministroelctrico cuando unidades de gran tamao estn conectadas a la red pbli-ca (por ejemplo, bombas de elevacin, ventiladores para sistemas de venti-lacin de tneles).

Los arrancadores tambin permiten controlar el tiempo de reduccin detensin del motor y por lo tanto controlar la rampa de parada de los moto-res.

El tiempo de parada establecido (tStop) debe ser ms largo dependiendode la carga o usar una parada sin tiempo parada libre de la carga. Lotiristores del arrancador suave tambin estn sujetos a las mismas tensio-nes trmicas que estuvieron presentes durante el proceso de arranque. Si,por ejemplo, el arrancador est preparado para soportar 10 arranques porhora, estarn permitidos 5 arranques por hora (ms 5 paradas por hora).El tiempo de rampa de parada (tStop) puede seleccionarse independiente-mente del tiempo de arranque, se requiere con frecuencia en bombas par

evitar ondas de presin (golpes de ariete). Tambin se pueden prevenirmovimientos espasmdicos que en una parada libre, por ejemplo, puedenprovocar un mayor desgaste en correas o cadenas de transmisin y roda-mientos.

El diseo del circuito de conmutacin y proteccin (componentes electro-mecnicos) del circuito principal debe llevarse a cabo en concordancia conla intensidad nominal (Ie) del motor y la categora de empleo AC-3 (normIEC60947-4-1). El diseo del arrancador se lleva a cabo en concordancicon la intensidad nominal (Ie) del motor y la categora de empleo AC-53a oAC-53b (norma IEC/EN60947-4-2):

AC-3 = Motores de jaula de ardilla: arranque paro durante la ope-racin.

AC-53a = control de motores de jaula de ardilla: funcionamientocontinuo con arranques de procesos, maniobras, operaciones.

AC-53b = control de motores de jaula de ardilla: funcionamientointermitente (funcionamiento intermitente significa que el arrancadorse bypasa durante un funcionamiento continuo, por ejemplo, un con-tactor de bypass).

La configuracin en lnea corresponde con la alimentacin del motordurante un arranque directo. Slo conectaremos tres cables al motor en

los conectores U1, V1 y W1. Los extremos de los bobinados se configura-rn en estrella o en triangulo dependiendo de la tensin nominal del mo-tor.

Figure 10: Alimentacin del motor, Arrancador suave DS7, configuracin en lnea conPKZM0

Figura 11: Configuracin In-delta

La configuracin in-delta slo es posible con arrancadores suaves concontrol de las tres fases. Los bobinados del motor estn conectado

individualmente en serie con los tiristores en tringulo. El diseo delarrancador en esta configuracin puede ser de un factor de 1/3(~ 0,58 Ie) menor que la corriente nominal del motor. Desde unpunto de vista econmico, esta es una variante de conexin interesantepara altas potencias de motor.

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Figura 12: Alimentacin del motor, arrancador suave DM4, configuracin indelta

Otras ventajas de los convertidores de frecuencia incluyen la estabilidadaltas velocidades con fluctuaciones en la carga (fluctuaciones por debajde un 1%) y la opcin de cambio en el sentido de giro. A medida que segenera el campo de rotacin del convertidor de frecuencia, un simplecomando de control es todo lo que se requiere para cambiar la secuenciade fases y la direccin de giro del motor. La proteccin electrnica delmotor (control de I2t) integrada en los convertidores de frecuencia tam-bin asegura un funcionamiento sin la necesidad de medidas adicionale

de seguridad (rels de sobrecarga). Dependiendo del mtodo de aplica-cin, parametrizar los rangos de temperatura en el convertidor de fre-cuencia proporcionan un mayor nivel de proteccin trmica del motor. Lcompleta proteccin del motor tambin es posible en combinacin contermistores. La deteccin de sobrecarga y subcarga tambin pueden mejo-rar la seguridad operacional de la unidad.

El convertidor de frecuencia funciona como un convertidor de energa dela alimentacin de un motor. El convertidor obtiene la corriente activadesde la red elctrica a travs del rectificador y suministra al motor co-rriente activa y reactiva a travs del inversor. La potencia reactiva necesa-ria para el funcionamiento del motor es proporcionada por los condensa-dores del circuito intermedio. En cuanto a la red elctrica se refiere, elconvertidor de frecuencia se comporta prcticamente como una cargresistiva (cos~ 1).

La conversin de energa y los tipos actuales asociados se deben conside-rar en el diseo de los dispositivos de conmutacin y de proteccin de laderivacin a motor. A tal efecto, los componentes electromecnicos (porejemplo, fusibles, reactores de lnea, contactores de red) aguas arriba delconvertidor de frecuencia se dimensionan de acuerdo con la corriente deentrada (corriente activa corriente) y la categora de empleo AC-1 (normIEC60947-4-1). Los componentes de la salida del variador de frecuenci(por ejemplo, los reactores de motor, filtros de onda, los cables del motor)se dimensionan de acuerdo con la corriente de funcionamiento del motor

conectado y la categora de empleo AC-3.

Podemos incluir tambin un rel trmico a la salida del arrancador suave ytambin se puede reducir con el factor 1/3 (~ 0,58 Ie) inferior a lcorriente nominal del motor. Si el rel est instalado en el suministro dered, tendr que ser evaluado al igual que el contactor o el conmutadorusando la corriente asignada de empleo (Ie) del motor

Convertidores de frecuencia

El convertidor de frecuencia es en ltima instancia, la mejor solucin parun arranque continuo y sin escalones de motor asncrono trifsico. Llimitacin de corriente ajustable evita los picos de corriente en el suminis-tro de red elctrica y repentinas cargas en las partes mecnicas de lmquina y en los sistemas.

Adems del arranque suave, el convertidor de frecuencia tambin permiteel control de la velocidad (frecuencia) del motor. Considerando que lomotores estando conectados directamente a la red elctrica slo puedenlograr las condiciones ideales de funcionamiento en el punto de estado defuncionamiento constante (= indicacin de la placa de caractersticas),pueden ser utilizados en todo el rango de velocidades con el control defrecuencia, por ejemplo, desde 4V a 0,5Hz a 400V 50Hz. La rela-

cin constante de voltaje / frecuencia (V/f) garantiza puntos independien-tes que operan con el par nominal de la carga (MM).

En comparacin con las soluciones anteriormente descritas, los converti-dores de frecuencia parecen ser la solucin ms costosa a primera vista.El mayor coste de adquisicin y las medidas adicionales sobre la instala-cin (cables blindados y filtro RFI para la compatibilidad electromagntica,EMC) son las principales razones. Pero durante una operacin a largplazo, el arranque suave del motor, adems de la eficiencia energtica y loptimizacin de procesos, muestra beneficios econmicos. Esto es espe-cialmente cierto para bombas y ventiladores. Por la adecuacin de lvelocidad de rotacin del proceso de produccin y la compensacin de

interferencias externas, el convertidor de frecuencia garantiza una vidtil ms larga y una mejor seguridad funcional.

Figura 13: Alimentacin del motor, Convert idor de frecuencia, con el M-Max como ejemplo.

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Durante el funcionamiento del motor, los convertidores de frecuencidifieren completamente del mtodo de operacin del inversor que puedeajustarse por el usuario. Adems del control estndar U/f con una curvcaracterstica lineal o cuadrtica, el control de velocidad sensorless concompensacin de deslizamiento y el control vectorial del par son mtodoen uso conocidos hoy en da. Considerando que el control U/f permite elfuncionamiento en paralelo de varios motores - incluso con diferenterangos de la salida - en la salida del convertidor de frecuencia, el control

de velocidad y vectorial se han diseado

exclusivamente para funcionar con motores individuales. Por la presente,el convertidor de frecuencia se ajustar automticamente a las caracte-rsticas del motor (individual) asncrono trifsico a travs del llamadauto-tunning.

La descripcin detallada de este procedimiento especfico de operacincon convertidores de frecuencia, sin embargo, excede de la visin simpli-ficada de los mtodos ms conocidos para el arranque y el control de

motores trifsicos asncronos.

Figura 14: Componentes principales de un convertidor de frecuencia.

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Rectificador con alimentacin monofsica(hasta 2,2kW) o trifsica.

Filtro de radio interferencias para compatibi-lidad electromagntica integrado (EMC)

Circuito intermedio DC.Condensadores del circuito intermedio para

suavizar la tensin del rectificador y propor-cionar la potencia reactiva necesaria para elfuncionamiento del motor.

Control de la corriente de entrada del con-vertidor de frecuencia (Corriente de controlde suministro del convertidor de frecuencia(modo de fuente de alimentacin conmuta-da).

Inversor con IGBT (Insulated Gate BipolarTransistor)

Conmutacin de tensin continua con modu-lacin por ancho de pulso sinusoidal pondera-do (PWM)

Cables a motor apantallados. Control U/f, control de deslizamiento, control

vectorial.


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Sumario

El uso y la aplicacin determinan la seleccin del modo de arranque para un motor trifsico asncrono.Comparamos los rasgos caractersticos de los modos de arranque aqu:

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Arranque directo Estrella-triangulo Arrancador suave Convertidor de frecuencia

Diagrama

Curva de t ensin

Carga en la red en el arran-que

Alto Medio De bajo a medio Bajo

Curva de intensidad

Intensidad relativa en elarranque

4...8x Ie(Dependiendo del motor)

1,3...3x Ie(~ 1/3 comparado con unarranque directo)

2...6x Ie(Reducido por el control dela tensin)

1 (...2x) Ie(ajustable)

Curva de par

Par relativo en el arranque 1,5...3xMN(dependiendo del motor)

0,5...1xMN(~ 1/3 comparado con unarranque directo)

0,1...1xMN(M ~ U2, El par es propor-cional al cuadrado de latensin)

~ 0,1...2xMN(M ~ U/f, par ajustable)

Caractersticas - Alta aceleracin con altoconsumo en el arranque

- Alta carga mecnica- Arranque con reduccin

de par y corriente- Pico de par y corriente en

el cambio

- Caractersticas de arran-que ajustables

- Posibilidad de rampa deparada

- Alto par a baja corriente- Caractersticas de arran-

que ajustables

reas de aplicacin Unidades en suministrosestables que permiten altascorrientes de arranque (pa-res)

Unidades que solo estnsujetas a la carga despus dela aceleracin.

Unidades que requieren unaprogresin suave del par ouna reduccin de corriente

Unidades que requieren unarranque controlado y unajuste de velocidad sin esca-lones


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Eaton Corporation

Eaton es lder en gesti n de energ a en

todo el mundo ofrec iendo productos, sis-

temas y servicios a travs de sus divisio-

nes elctric a, hidrulica, aeroespacial,

transporte y automocin

Divisin elc trica

La divisin elctr ica de Eaton es lder glo-bal en distribucin, control y calidad de

energa y en productos y servicios de au-

tomatizacin industrial, satisfaciendo las

necesidades energticas de los sectores

residencial e industrial, instalaciones p-

blicas, empresas, comercios y fabric antes

de maquinaria.

Esta divisin incluye las marcas Cutler-

Hammer, M oeller, M icro Innovation,

Powerware, Holec, MEM, y Santak.

www.eaton.com

Eaton Industries (S pain), S.L.

De lace r 16 1 planta

08038 Barce lona

E-mail: [email protected]: www.eatonelectric.es

www.powerquality.eaton.com/spain

2011 Eaton Industr ies (Spain), S.L.

Sujeto a c ambios sin previo aviso

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Catalogo Baja Tension Moeller