Subido por MARIANO IRIZABAL COTERILLO

Principios del variador de frecuencia

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Principios del variador de
frecuencia
Línea gratuita nacional: 018000511718 - www.variadores.com.co
Bogotá: Calle 24 # 95 - 12 (Avenida la Esperanza) Parque Industrial Portos, Bodegas 2 y 3, Tel: 57 (1) 428 42 25
Cali: Calle 44 Norte # 2B - 92 Vipasa, Tel: 57 (2) 3816101 - 3816402
Barranquilla: Vía 40 # 73 - 290 local 13, Mix Vía 40, Tel: 57 (5) 318 78 69
Medellín: Carrera 51 # 6 - 08, Tel: 57 (4) 4486500
Temario
-Conceptos VDF
-Diagrama de Conexión
-Arquitectura
-componentes
-Principios del VDF
Variador de Frecuencia (VDF)




Dispositivo usado para variar la velocidad
de una carga conducida , tales como
bombas, ventiladores, compresores,
transportadores entre otras, para asegurar
la exactitud requerida por el proceso y
también obtener ahorro de energía.
Incluye protección de sobrecarga
incorporado
(no requiere elementos térmicos)
Voltaje y Frecuencia de motor
ajustable.
Reduce la corriente de magnetización
(inrush) al 150% (ajustable) de la corriente
nominal del motor.
Diagrama de conexión
B2
T1
L1
De voltaje
L2
T2
L3
T3
2K
2K
B1
Alimentación
1 Arranque adelante
0±10V 21
2 Arranque atrás
Común 22
3
0±10V 23
4
Entradas de
5
Multifunción
6
7
8
Común de entradas
11 digitales
+V (+15V)
A1 Ref. principal (0±10V)
A2 Ref. principal (4-20mA)
A3 Ref. aux. (0±10V)
17 Común Análogo
-V (-15V)
IM
Salida análoga
Mult.-función
Salida análoga
Mult.-función
Salidas digitales
Mult.-función
250Vac/30Vdc, 1A
Contacto de falla
250Vac/30Vdc, 1A
Arquitectura
Entrada
Conversor
Entrada de
voltaje AC
Rectificador No
Regulado
Voltaje DC
Inversor
Salida
Voltaje Controlado Frecuencia
variable
Voltaje
variable
V/F
Constante
Arquitectura
Contactor de carga suave
Diodos de
entrada
Resistencia de
carga suave +
60.00
Entrada
trifásica
OPERADOR
DIGITAL
D/A
ENTRADA
ANALOGA
SALIDA
ANALOGA
EEPROM
Salida a
motor
Capacitores
de Bus DC
Fusible
A/D
DIGITAL
entrada/salida
Transistores de
salida
Gate
Array
NV RAM
Micro
Procesador
RAM
A/D
Control
De
potencia
Realimentación
de Voltaje
Circuitos
de
disparos
Realimentación
de Corriente
Componentes
Conversor
Compuesto por diodos rectificadores
de potencia que convierten la entrada
de voltaje AC a voltaje DC.

Cátodo
Ánodo
Componentes
Bus DC
Compuesto por capacitores
usados para filtrar y almacenar
voltaje DC.

+
8 of 76
Componentes

Inversor
Compuesto por transistores IGBT.
Los transistores son interruptores de estado sólido que envían voltaje y
corriente al motor.

+
T1
T2
T3
-
2PCB Tarjeta de Potencia
Componentes
El contactor y resistencia de
carga suave trabajan juntos para
suavizar la carga de los
capacitores del bus DC

Contactor y resistencia
de carga suave
Contactor de carga
suave
Resistencia de
carga suave
Entrada
Diodos de
trifásica
entrada
Transistores
de salida
Capacitores
de bus DC
Fusible
Componentes
El fusible de bus DC protege el resto del
inversor si los transistores de salida fallan.

Contactor de carga
suave
Resistencia de
carga suave
Entrada
trifásica
Transistores
de salida
Capacitores
de bus DC
Fusible
Fusible de Bus DC
Componentes
“Acelerar”
Tarjeta de control
Y de potencia
 La
Circuito
principal
“Acelerar”
tarjeta de control es la interfaz
entre el inversor y el usuario, es
decir que “traduce las ordenes del
usuario al lenguaje del inversor.
La tarjeta de potencia esta
compuesta por los circuitos de
disparos (opto acopladores) y la
fuente de potencia

Tarjeta de disparos
Circuitos de
disparos
“Acelerar”
Tarjeta de Control
“Acelerar”
Principio No. 1 VDF

El VDF convierte energía AC a DC y luego nuevamente a AC.
AC
DC
AC
Principio No. 1 VDF
R1
(+)
MC1
0v
L1
L2
L3
+
DC
Volt
Meter
(-)
CN11
5or7
Logic From
Control Board
Power Supply
3PCB Power Board
-
Principio No. 1 VDF
R1
(+)
100
L1
L2
L3
0V
MC1
+
(-)
CN11
1
5or7
Power Supply
Logic From
Control Board
3PCB Power Board
DC
Volt
Meter
-
Principio No. 1 VDF
R1
(+)
190
MC1
L1
L2
L3
24V
+
(-)
15CN
1
5or7
Power Supply
Logic From
Control Board
3PCB Power Board
DC
Volt
Meter
-
Principio No. 2 VDF
El VDF mantiene una razón V/F constante

460V
460V
= 7.67
60Hz
Voltios
23V
= 15.3
1.5Hz
23V
0
1.5Hz
60Hz
Frecuencia
“Esta razón no
parece
constante”
Principio No. 2 VDF

Circuito Equivalente a un motor
L1
L2
R1
M
R2
S
Principio No. 2 VDF

Circuito Equivalente a un motor
L1
L2
R1
460V
R2
S
Principio No. 2 VDF

Circuito Equivalente a un motor
L1
L2
R1
Caída 12V
460V
M
R2
S
Principio No. 2 VDF

Circuito Equivalente a un motor
L1
L2
R1
Caída 12V
460V
448V
M
R2
S
Principio No. 2 VDF

Circuito Equivalente a un motor
L1
L2
R1
Caída 12V
460V
448V
M
R2
S
448V
60Hz
= 7.46
Principio No. 2 VDF

Circuito Equivalente a un motor
L1
L2
R1
Caída 12V
23V
11V
M
R2
S
11V
= 7.34
1.5Hz
Principio No. 2 VDF

Porque mantener una razón V/F constante
11V
= 7.34
1.5Hz
448V
60Hz
• Una razón V/F constante
produce. . . Flujo constante
en el motor
= 7.46
Principio No. 2 VDF

Porque mantener una razón V/F constante
11V
= 7.34
1.5Hz

448V
60Hz
= 7.46
• Un flujo constante
Una razón V/F
produce. . . Torque
constante produce un
constante
flujo constante en el
motor
Principio No. 2 VDF

Porque mantener una razón V/F constante
11V
= 7.34
1.5Hz

Una razón V/F constante
produce flujo constante en el
motor
448V
60Hz

= 7.46
Un flujo constante produce
torque constante
• Esto conduce a la cantidad óptima de
torque del motor por amperio
Principio No. 2 VDF



Efectos de una razón V/f incorrecta
Baja razón V/f resulta en
Alta razón V/f resulta en:
Reducción en el flujo del
motor que conduce a la
reducción de torque en el
motor
El motor carece de voltaje,
produciendo exceso de
corriente
• Sobresaturación, condición
que produce sobre corriente
sin producción de torque
• Sobrecalentamiento del
motor
Principio No. 3 VDF

Los transistores de salida trabajan como interruptores
(+)
A+
B+
C+
A-
B-
C-
Bus DC
(-)
Principio No. 3 VDF
A
B
C
0
t1
A+ on
B- on
C- on
A+
B+
C+
A-
B-
C-
Bus DC
Principio No. 3 VDF
A
B
C
0
t1
t2
A+ on
B- on
C- on
C+ on
A+
B+
C+
A-
B-
C-
Bus DC
Principio No. 3 VDF
A
B
C
0
t1
t2
t3
A+ on
A- on
B- on
C- on
C+ on
A+
B+
C+
A-
B-
C-
Bus DC
(-)
Principio No. 3 VDF
A
B
C
0
t1
t2
t3
A+ on
A- on
B+ on
B- on
C- on
t4
C+ on
(+)
A+
B+
C+
A-
B-
C-
Bus DC
(-)
Principio No. 3 VDF
A
B
C
0
t1
t2
t3
A+ on
t4
A- on
B+ on
B- on
C- on
t5
C+ on
C- on
(+)
A+
B+
C+
A-
B-
C-
Bus DC
(-)
Principio No. 3 VDF
A
B
C
0
t1
t2
t3
A+ on
t4
A- on
t6
A+ on
B+ on
B- on
C- on
t5
C+ on
C- on
A+
B+
C+
A-
B-
C-
Bus DC
Principio No. 3 VDF

Patrón de conmutación
A+ on
A- on
A+ on
B+ on
B- on
C- on
0

C+ on
60
120
C- on
180
240
300
360
Voltaje de salida resultante
T1-T2
T2-T3
T3-T1
360
0
Principio No. 4 VDF

El VDF produce una onda de salida PWM
Principio No. 4 VDF
Como puede variar el voltaje de salida si el voltaje del bus DC es
fijo?

El voltaje de salida varía, modulando el
ancho del pulso que conforma la forma de
onda de salida.

Ton
= 50%
Tc
A mayor tiempo de encendido (Ton)
comparado con el de conmutación (Tc)
mayor voltaje PROMEDIO de salida.

Este método se conoce como
modulación PWM.

Ton
Tc
Ton: Tiempo encendido del transistor
Tc: Tiempo de conmutación
Principio No. 4 VDF
Mayor tiempo
de encendido significa mayor voltaje de salida.
Ton
= 90%
Tc
Ton
= 50%
Tc
Ton
Tc
Ton
Ton
Ton
Tc
Tc
Tc
= 75%
Principio No. 5 VDF

El VDF produce 100% del torque a bajas velocidades
Torque de
ruptura
(200%-250%)
TORQUE
Torque Rotor
Bloqueado
(150%)
Torque a
plena carga
(100%)
Fout
(Hz)
60
Principio No. 5 VDF
TORQUE
Torque Rotor
Bloqueado
(150%)
Torque a
plena carga
(100%)
3.0
Fout (Hz)
60
Principios del variador de
frecuencia
Línea gratuita nacional: 018000511718 - www.variadores.com.co
Bogotá: Calle 24 # 95 - 12 (Avenida la Esperanza) Parque Industrial Portos, Bodegas 2 y 3, Tel: 57 (1) 428 42 25
Cali: Calle 44 Norte # 2B - 92 Vipasa, Tel: 57 (2) 3816101 - 3816402
Barranquilla: Vía 40 # 73 - 290 local 13, Mix Vía 40, Tel: 57 (5) 318 78 69
Medellín: Carrera 51 # 6 - 08, Tel: 57 (4) 4486500
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