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Máquina de inducción de CA alimentados con VFD
 

Máquina de inducción de CA alimentados con VFD

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Unidades de frecuencia variable, también conocida como VFDs, son reguladores de comprables, confiables con la capacidad de ajustar la velocidad de los motores de inducción para un rendimiento óptimo. VFDs se están convirtiendo en equipo estándar para alimentar pequeños motores grandes en ventiladores, bombas, compresores, taladros y muchas otras aplicaciones. A diferencia de los controladores de velocidad fija, que al instante encender un motor a toda velocidad, VFDs suave pueden iniciar un motor incrementando gradualmente la velocidad hasta el nivel deseado. Comienza suave elimina altas corrientes a partir de pares y aumento, reduce tensiones mecánicas y aumenta la fiabilidad y vida útil del equipo. Además, porque las cargas del esfuerzo de torsión y energía varían con el cuadrado y el cubo de la velocidad respectivamente, ajuste de velocidad del motor por incluso una lata pequeña cantidad excepto energía considerable. Este video demostrará la configuración de una unidad de frecuencia variable y su uso en el control de un motor de inducción de CA trifásica.

Un motor de inducción AC tiene sólo dos partes principales, el estator y el rotor y más comúnmente utiliza corriente alterna de tres fases. Corriente trifásica a través de las bobinas del estator genera un campo magnético de estator, que gira con una velocidad angular proporcional a la frecuencia de CA. Este campo de magnético del estator gira el rotor. Como resultado, la velocidad del motor es proporcional a la frecuencia de alimentación. Para más información sobre el funcionamiento del motor de inducción, por favor vea el video de Zeus Ciencias de la educación: motores de inducción de CA. Si el motor está conectado directamente a red trifásica, funciona a una velocidad fija que se determina por la frecuencia de la línea constante de 60 hertz. De velocidad ajustable, variador de frecuencia o VFD, debe proporcionar la energía. VFDs ajustan la velocidad del motor mediante el establecimiento de la frecuencia de salida y la tensión. En primer lugar, un rectificador convierte la entrada de 60 Hz AC a corriente continua. Luego, un DC a AC inversor utiliza modulación de anchura de pulso para cambiar esta corriente encendido y apagado en un patrón particular. Finalmente, un filtro de paso bajo la corriente del pulso transforma en una forma de onda casi sinusoidal y genera AC potencia de salida en la frecuencia escogida, que regula la velocidad del motor. Una forma de onda sinusoidal es necesaria porque la mayoría los motores de inducción están diseñados para usar energía de corriente alterna. Motores monofásicos utilizan VFDs con inversores y rectificadores monofásicos y trifásicos VFDs con tres rectificadores de fase y los inversores. Para obtener más información sobre rectificadores e inversores, por favor ver los videos de enseñanza de las Ciencias JoVE: rectificadores de fase única y sola fase inversores. VFDs avanzadas utilizan lazo cerrado, o control de vectores, para la buena regulación de velocidad o par. Un microprocesador recibe retroalimentación sobre el campo magnético de los motores y el esfuerzo de torsión y ajusta continuamente el poder de VFD según un algoritmo de control. Cuando opere un motor igual o inferior a su tensión nominal, VFDs mayoría utilizan control de lazo abierto para simplemente impulsión constante potencia sin retroalimentación o ajustes. Con control de lazo abierto, VFDs mantienen una tensión solicitada y frecuencia, que es aproximadamente proporcional al campo magnético del estator y por lo tanto, también proporcional a la velocidad del motor. Por ejemplo, si un motor tiene una potencia de 208 voltios y 60 hertz, la tensión a ración de frecuencia es aproximadamente de 3,5 voltios por hertz. Para reducir la velocidad del motor, el VFD reduce la frecuencia, pero también debe reducir la tensión para mantener una tensión constante al cociente de la frecuencia. Por lo tanto, si el VFD unidades del motor en hertz 30 en vez de 60 hertz, disminuye la tensión proporcional a voltios 104 de 208 voltios y el voltaje al cociente de la frecuencia sigue siendo 3,5 voltios por hertz. Al utilizar un motor por encima de su frecuencia nominal, VFDs generalmente restringen la salida a la tensión nominal. Esta precaución evita que exceda el voltaje o los límites actuales de aislamiento de las bobinas. Por ejemplo, el motor nominal de 208 voltios y 60 hertz tiene un voltaje al cociente de la frecuencia de 3,5 voltios por hertz. Un VFD que aumenta la velocidad de este motor por aumento de frecuencia de 120 Hercios, no aumentaría la salida a 460 voltios según sea necesario para una tensión constante al cociente de la frecuencia. En cambio, el VFD limitaría su salida a los nominales 208 voltios para evitar dañar el motor. Ahora que se han explicado los conceptos básicos de VFDs, vamos a examinar un VFD conectado a un motor de inducción de CA trifásica. En este experimento, el VFD opera con control de lazo abierto de velocidad del motor y una tensión constante al cociente de la frecuencia.

Con tres fases apagado y el Variac a 0%, conecte los terminales de estator de motores de inducción a la salida del variador VFD. Visto desde la parte delantera de la VFD, los conectores de salida de la impulsión están en el lado derecho. Conecte el Variac de entrada al tomacorriente trifásico en el Banco. Ajuste la perilla de control de la Variac a 75% y la vuelta en la energía de tres fases. Con esta configuración Variac, el voltaje de línea a línea es aproximadamente de 210 voltios. Ahora la pantalla principal de VFDs debe iluminar y mostrar F 000. El botón del control remoto local permite al usuario seleccionar el método de selección de la frecuencia. Control local permite utilizar el teclado para funcionar el VFD. Mientras que el control remoto requiere comunicación analógica o digital, presione el botón remoto local para poner la unidad en modo local. Fijar los perímetros de VFD que se muestra en la tabla. Para ello, establezca la velocidad del motor mediante el uso de las teclas de flecha para alcanzar el menú de frecuencia, letra F en la pantalla principal. Luego ajuste la frecuencia a 10 hertz. Para medir la tensión de entrada al motor, seleccione el menú con la pantalla de 0.0v. Para medir la corriente del motor impulsor, desplácese hasta la pantalla que dice 0.00A. Para medir la frecuencia VFD, desplácese hasta la pantalla de medición de frecuencia. Pulse el botón verde run para arrancar el motor. La unidad de salidas automáticamente el voltaje necesario para mantener una tensión constante y frecuencia, que está programado a 3.47. Desplácese hasta las pantallas de tensión, corriente y frecuencia y registrar sus valores. Si la unidad sobrecargas o averías, pulsa el rojo botón de parada y luego presione el botón de reset. Usar una luz estroboscópica para medir la velocidad de rotación de motores. Ajuste la perilla de frecuencia del curso hasta que el eje es casi estacionario, luego ajuste la perilla de frecuencia fina hasta el eje parece inmóvil. Repita este procedimiento para hertz frecuencias 25, 45, 60 y 70. Parcela la velocidad del motor y frecuencia para obtener una gráfica de comportamiento motor bajo control de la unidad de frecuencia variable.

Variadores de frecuencia control de la velocidad de motores de inducción de corriente alterna, pueden reducir tensiones mecánicas, aumentar la fiabilidad y disminuir los costos de mantenimiento. Además, VFDs permiten la operación de motores a una velocidad óptima para mejorar la eficiencia energética. Debido a estos beneficios, VFDs son útiles en muchos usos, tales como ajuste de la velocidad de un ventilador. Cuando incorporado en un sistema de ventilación, fans como esta pueden responder a los controles manuales o automáticos que aumentan la velocidad del ventilador y circulación de aire cuando las temperaturas son altas, o disminuir la velocidad del ventilador cuando las temperaturas son bajas. Prensas de taladro, pone, fresadoras y equipos similares utilizan VFDs para sus motores. Los plásticos requieren baja velocidad de mecanizado para evitar carbonización o de fusión, mientras que metales duros como el acero toleran mecanizado de alta velocidad para el trabajo más rápido. Con VFDs, equipo mecanizado es más versátil y más capaces de manejar una amplia gama de situaciones.

Sólo ha visto introducción de Zeus a variadores de frecuencia para motores de inducción de CA. Ahora deben entender cómo funcionan los VFDs, y cómo la frecuencia de alimentación determina la velocidad del motor. ¡Gracias por ver!

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