DEPARTAMENTO DE ELECTRICA Y ELECTRONICA

CARRERA DE ELECTRONICA

ASIGNATURA: CONTROL INDUSTRIAL

NRC: 2158

INFORME PREPARATORIO No. 3.2

Profesor: Ing. Danny Sotomayor

INTEGRANTES1. Andrea Cárdenas2. Edison Segovia

26/02/2015 Sangolquí

FECHA - CIUDAD

CONTROL

E Ing. Danny

DEPARTAMENTO DE ENERGIA Y MECANICA CARRERA DE MECATRONICA ASIGNATURA:

CONTROL INDUSTRIAL

TRABAJO PREPARATORIO LABORATORIO No. 3.3

Tema:

ARRANQUE DE MOTOR TRIFASICO USANDO VARIADOR DE FRECUENCIA1. Objetivo.

Realizar el arranque de un motor trifásico utilizando un variador de frecuencia Determinar la configuración correcta del variador, para trabajar según los

requerimientos solicitados

2. Materiales y Equipos.

Materiales.

Variador de frecuencia PowerFlex4 Contactor 1 Guarda motor 1 Motor Trifásico

Herramientas:

Mínimo dos multímetros en perfecto funcionamiento por grupo. Juego de pirulos (estrella y plano). Juego de destornilladores eléctricos (estrella y plano). Cable multifilar # 14 AWG Cortadora de cables. Peladora de cables.

3. Procedimiento

a) Complete la siguiente tabla, que corresponde al bloque de terminales de control, para elPowerFlex4.

No. Señal Descripción ParámetroR1 Relé N.A. Contacto normalmente abierto para el relé

de salida.A055

R2 Común de Relé Común para relé de salida.R3 Relé N.C. Contacto normalmente cerrado para el relé

de salida.A055

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Micro interruptorde

Drenador/Fuente

Las entradas se pueden calbear comoDrenador (SNK) o Fuente (SRC) mediante

ajustes de los micros interruptores.01 Paro (1) Es necesario que esté presente un puente de

conexión instalado en fábrica o una entrada normalmente cerrada para que arranque el

variador.

P036 (1)

02 Arranque/MarchaAVANCE El comando proviene del teclado integral por

defecto. Para deshabilitar la operación en reversa, consulte A095 [Inver Deshab.].

P036, P037

03 Dir/Run REV P036,P037, A095

04 Común Digital Para entradas digitales. Electrónicamenteaislado con entradas digitales de E/S

analógicas.05 Entrada Digital 1 Programa con A051 [Sel. ent digt 1]. A05106 Entrada Digital 2 Programa con A052 [Sel. ent digt 2]. A05211 +24 V CC Potencia provista por el variador para las

entradas digitales. La corriente máxima de salida es de 100 mA.

12 +10 V CC Alimentación eléctrica provista por elvariador para el potenciómetro externo de

0-10 V. La corriente máxima de salida es de15 mA.

P038

13 Ent 0-10V(3) Para alimentación externa de entrada de 0-10 V (impedancia de entrada = 100k ohm) o

limpiador de potenciómetro.

P038

14 ComúnAnalógico

Para Ent 0-10V o Ent 4-20mA.Electrónicamente aislado con entradas

analógicas de E/S digitales.15 Ent 4-20mA(3) Para alimentación externa de entrada de 4-

20mA (impedancia de entrada = 250 ohm).P038

16 Pantalla RS485(DSI)

Al usar el puerto de comunicaciones RS485(DSI) deberá conectarse el terminal a la

tierra de seguridad.Tabla 1 Bloque de terminales de control del variador de frecuencia PowerFlex 4

b) Se cuenta con un motor trifásico de 4 polos, 2hp, 220VAC, Fp=0.85.Complete la información solicitada de la Tabla 2, considerando que el arranque, parada, control de dirección y velocidad, se lo debe realizar desde el teclado integral que posee el variador, de acuerdo a las siguientes características:

Rango de frecuencia de trabajo requerido: 0 – 200 Hz Tiempo de aceleración: 6.2 segundos Tiempo de desaceleración: 15 segundos Retención de sobrecarga del motor: Deshabilitada

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��(������) = 2𝐻𝑃 = 1492��� = 0.8� = 220�

4.1.1. Motor trifásico Corriente nominal 𝑃𝑰𝑵 = 149

2�= = 4.606𝐴

√3 ∗ � ∗ �� √3 ∗ 220� ∗ 0.85

No. Parámetro (Significado) Valor a configurar.Según

requerimientosP031 Seleccionar según volt placa motor. 220 VACP032 Seleccionar según la frecuencia Hz placa motor. 60 HzP033 Establecer a la máxima corriente permisible del

motor.4.6 A

P034 Establece la mínima frecuencia de salida continua delvariador.

0 Hz

P035 Establece la máxima frecuencia de salida delvariador.

200 Hz

P036 Establece el esquema de control utilizado para poneren marcha el variado.

0 (Por Teclado)

P037 Modo de Paro activo para todas las fuentes de paro 0P038 Establece la fuente de referencia de velocidad para el

variador.4

P039 Establece el régimen de aceleración para todos losaumentos de velocidad.

6.2 segundos

P040 Establece el régimen de deceleración para todas lasdisminuciones de velocidad.

15.0 segundos

P041 Restablece todos los parámetros a sus valorespredeterminados en fábrica.

0

P043 Habilita/inhabilita la función de Retención deSobrecarga del Motor.

0

Tabla 2 Parámetros de configuración del variador de frecuencia PowerFlex4

c) Diseñe el diagrama esquemático, para el arranque de un motor trifásico usando el variador de frecuencia PowerFlex4 a ser implementado en el laboratorio, en base a los requerimientos solicitados anteriormente.

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Ilustración 1 Diagrama de control

Ilustración 2 Diagrama de potencia

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4. Preguntas

a) Indique los bloques principales que conforma un variador de frecuencia.

Ilustración 3 Diagrama de bloques de un variador de frecuencia

Rectificador.- Partiendo de la red de suministro de corriente alterna, se obtiene corriente continua mediante un circuito rectificador.

Bus de continua.- Los condensadores son encargados de almacenar y flitrar la corriente continua rectificada para obtener un valor de estable, y reserva de energia suficiente para el motor.

Etapa de salida.- Convierte la tension del bus de continua en una salida trifacon valores variables.

Control y E/S.-Circuitos de control para los bloques del variador, entradas y salidas ademas de comunicaciones con otros dispositivos..

b) Si se tiene un motor de 50 Hz y 1500 rpm (4 polos). Cuál será el rango de velocidad que se puede obtener, si se aplica una variación de frecuencia entre 5 y 120 Hz.

Para 5 Hz 5� = 60 ∗2

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� = ��� ��𝒑�

Para 120 Hz

� = 60 ∗1202� = 𝟑���

��𝒑�c) La sobre-velocidad, es una característica que el variador puede proporcionar al régimen

de trabajo del motor. Según la Figura 1, al aumentar la velocidad nominal del motor al200%, el par cae a l a m it ad del nomi nal .

Ilustración 4 Sobre-velocidad producida por un variador

d) En base a la curva de la Figura 5. Los valores nominales son:

Ilustración 5 Curva de par-velocidad

T = par motrizK = constante

U = tensión aplicada al inductor (estator) F= frecuencia en Hz

�= 𝑃��� ������𝑎��� = �𝑙��� ������𝑎���, �� ���������� 𝑐� �𝑎�

Par d

e ca

rga

Par d

e ca

rga

Pote

ncia

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En la figura 5 podemos observar que tenemos un motor trabajando a diferentes velocidades por lo que nos colocamos en la curva del 100% de donde obtenemos:

U= 380 V F= 50 Hz

� = 𝑃��� ������𝑎��� = 7.6�

e) Indique las características de carga típicas, que se puede dimensionar en un variador

T=cte; se da en sistemas que tienen siempre el mismo par resistente, como bombas de piston, trasnportadoras en carga, entre otras. Las curvas de par velocidad son de la figura 6.

El par es proporcional al cuadrado de la velocidad. Es decir, inicialmente muy bajo, va creciendo de forma cuadratica al aumentar la velocidad. Esta caracteristica se da en ventiladores, motoresde bombas centrifugas , entre otras. La relacionde par y velocidad se observan en la figura 7 .

Al contrario que antes, el par disminuye al aumentar la velocidad, para mantener la potencia constante. Las caracteristicas de sobre velocidad se aprovechan para mejorar las posibilidades del proceso si el par necesario no es elevado. . La relacion de par y velocidad se observan en la figura 8.

Ilustración 6 Par-velocidad en Carga constante

Ilustración 7 Par - velocidad en Carga cuadratica

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Ilustración 8 par - velocidad en potencia constante

f) Indique dos ventajas y dos desventajas de un variador de velocidad vs un sofstarter.

Ventajas1.El consumo energetico se adapta a la exigencia del motor lo que nos da un ahorro de energia muy eficiente a comparacion de un softstarter que trabaja a la velocidad nominal del motor.

2.El par se controla a cualquier velociad, lo que evita saltos o bloqueos del motor ante la carga.

Desventajas1. Si no esta bien aislado o instalado, puede derivar ruidos e interferencias en la red electrica, que podrian afectar a otros elementos electronicos cercanos.

2.El costo de inversion es mayor, para un sistema simple que no requiera ningun control.

5. Bibliografía.

DIAGRAMAS DE CONTROL INDUSTRIAL, Ing. Pablo Angulo Sánchez, EscuelaPolitécnica Nacional, Facultad de Ingeniería Eléctrica, Quito 1990.

Selection Guide for SMC-Delta™ and SMC-3™ Manual de Usuario PowerFlex4.

Fecha: 24/02/2015