DEPARTAMENTO DE ELECTRICA Y ELECTRONICA

CARRERA DE ELECTRONICA

ASIGNATURA: CONTROL INDUSTRIAL

NRC: 2158

INFORME PREPARATORIO No. 3.2

Profesor: Ing. Danny Sotomayor

INTEGRANTES 1. Andrea Crdenas 2. Edison Segovia

26/02/2015 Sangolqu

FECHA - CIUDAD

CONTROL INDUSTRIAL

ESPE Ing. Danny Sotomayor.

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 FRECUENCIA

1. Objetivo.

Realizar el arranque de un motor trifsico utilizando un variador de frecuencia

Determinar la configuracin correcta del variador, para trabajar segn los requerimientos solicitados

2. Materiales y Equipos.

Materiales.

Variador de frecuencia PowerFlex4

Contactor

1 Guarda motor

1 Motor Trifsico

Herramientas:

Mnimo dos multmetros en perfecto funcionamiento por grupo.

Juego de pirulos (estrella y plano).

Juego de destornilladores elctricos (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 el PowerFlex4.

No. Seal Descripcin Parmetro

R1 Rel N.A. Contacto normalmente abierto para el rel

de salida.

A055

R2 Comn de Rel Comn para rel de salida.

R3 Rel N.C. Contacto normalmente cerrado para el rel

de salida.

A055

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Micro interruptor

de

Drenador/Fuente

Las entradas se pueden calbear como

Drenador (SNK) o Fuente (SRC) mediante

ajustes de los micros interruptores.

01 Paro (1)

Es necesario que est presente un puente de

conexin instalado en fbrica o una entrada

normalmente cerrada para que arranque el

variador.

P036 (1)

02 Arranque/Marcha

AVANCE

El comando proviene del teclado integral

por defecto. Para deshabilitar la operacin

en reversa, consulte A095 [Inver Deshab.].

P036, P037

03 Dir/Run REV P036,

P037,

A095

04 Comn Digital Para entradas digitales. Electrnicamente

aislado con entradas digitales de E/S

analgicas.

05 Entrada Digital 1 Programa con A051 [Sel. ent digt 1]. A051

06 Entrada Digital 2 Programa con A052 [Sel. ent digt 2]. A052

11 +24 V CC Potencia provista por el variador para las

entradas digitales. La corriente mxima de

salida es de 100 mA.

12 +10 V CC Alimentacin elctrica provista por el

variador para el potencimetro externo de

0-10 V. La corriente mxima de salida es de

15 mA.

P038

13 Ent 0-10V(3) Para alimentacin externa de entrada de 0-

10 V (impedancia de entrada = 100k ohm) o

limpiador de potencimetro.

P038

14 Comn

Analgico

Para Ent 0-10V o Ent 4-20mA.

Electrnicamente aislado con entradas

analgicas de E/S digitales.

15 Ent 4-20mA(3) Para alimentacin externa de entrada de 4-

20mA (impedancia de entrada = 250 ohm).

P038

16 Pantalla RS485

(DSI)

Al usar el puerto de comunicaciones RS485

(DSI) deber 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 trifsico de 4 polos, 2hp, 220VAC, Fp=0.85.Complete la informacin solicitada de la Tabla 2, considerando que el arranque, parada, control de

direccin y velocidad, se lo debe realizar desde el teclado integral que posee el variador, de

acuerdo a las siguientes caractersticas:

Rango de frecuencia de trabajo requerido: 0 200 Hz

Tiempo de aceleracin: 6.2 segundos

Tiempo de desaceleracin: 15 segundos

Retencin de sobrecarga del motor: Deshabilitada

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() = 2 = 1492 = 0.8

= 220

4.1.1. Motor trifsico

Corriente nominal

=

3 =

1492

3 220 0.85= 4.606

No. Parmetro (Significado) Valor a configurar.

Segn

requerimientos

P031 Seleccionar segn volt placa motor. 220 VAC

P032 Seleccionar segn la frecuencia Hz placa motor. 60 Hz

P033 Establecer a la mxima corriente permisible del

motor.

4.6 A

P034 Establece la mnima frecuencia de salida continua del

variador.

0 Hz

P035 Establece la mxima frecuencia de salida del

variador.

200 Hz

P036 Establece el esquema de control utilizado para poner

en marcha el variado.

0 (Por Teclado)

P037 Modo de Paro activo para todas las fuentes de paro 0

P038 Establece la fuente de referencia de velocidad para el

variador.

4

P039 Establece el rgimen de aceleracin para todos los

aumentos de velocidad.

6.2 segundos

P040 Establece el rgimen de deceleracin para todas las

disminuciones de velocidad.

15.0 segundos

P041 Restablece todos los parmetros a sus valores

predeterminados en fbrica.

0

P043 Habilita/inhabilita la funcin de Retencin de

Sobrecarga del Motor.

0

Tabla 2 Parmetros de configuracin del variador de frecuencia PowerFlex4

c) Disee el diagrama esquemtico, para el arranque de un motor trifsico usando el variador de frecuencia PowerFlex4 a ser implementado en el laboratorio, en base a los

requerimientos solicitados anteriormente.

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Ilustracin 1 Diagrama de control

Ilustracin 2 Diagrama de potencia

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4. Preguntas

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

Ilustracin 3 Diagrama de bloques de un variador de frecuencia

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

Para 5 Hz

= 60 5

2

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 trifasica con valores variables.

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

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=

Para 120 Hz

= 60 120

2

= c) La sobre-velocidad, es una caracterstica que el variador puede proporcionar al rgimen

de trabajo del motor. Segn la Figura 1, al aumentar la velocidad nominal del motor al

200%, el par cae a la mitad del nominal.

Ilustracin 4 Sobre-velocidad producida por un variador

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

Ilustracin 5 Curva de par-velocidad

T = par motriz

K = constante

U = tensin aplicada al inductor (estator)

F= frecuencia en Hz

= = ,

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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

= = 7.6

e) Indique las caractersticas de carga tpicas, que se puede dimensionar en un variador

Ilustracin 6 Par-velocidad en Carga constante

Ilustracin 7 Par - velocidad en Carga cuadratica

Par

de

carg

a co

nst

ante 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.

Par

de

carg

a cu

adra

tico 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, motores de bombas centrifugas , entre otras. La relacion de par y velocidad se observan en la figura 7 .

Pote

nci

a co

nst

ante 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.

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Ilustracin 8 par - velocidad en potencia constante

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

5. Bibliografa.

DIAGRAMAS DE CONTROL INDUSTRIAL, Ing. Pablo Angulo Snchez, Escuela

Politcnica Nacional, Facultad de Ingeniera Elctrica, Quito 1990.

Selection Guide for SMC-Delta and SMC-3

Manual de Usuario PowerFlex4.

Fecha: 24/02/2015

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.