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SDFSDFSDF

1. Variadores de Frecuencia

+ León Guibal Martinez Rafael

2. Definición

Es un sistema para el control de la velocidad rotacional
de un motor de corriente alterna (AC) por medio del
control de la frecuencia de alimentación suministrada al
motor. Un variador de frecuencia es un caso especial
de un variador de velocidad. Dado que el voltaje es
variado a la vez que la frecuencia, a veces son
llamados drivers VVVF (variador de voltaje variador de
frecuencia).

3. Variador de Velocidad

Los variadores de velocidad son dispositivos
electrónicos que permiten variar la velocidad de los
motores asincrónicos trifásicos, convirtiendo las
magnitudes fijas de frecuencia y tensión de red en
magnitudes variables.

Se utilizan estos equipos cuando las necesidades de la
aplicación sean:

Dominio de par y la velocidad
Regulación sin golpes mecánicos
Movimientos complejos

y Mecánica delicada

4. Estructura Interna

5. Estructura Interna

Sine Wave Variable Mechanical
Power Frequency Power

Power
LN — AC Motor

Frequency |" "DO 7
Controller

Power Conversion Power Conversion

———

Operator
Interface

u

6. Estructura basica del control PID

VALOR DE FRECUENCIA
CONSIGNA + DE SALIDA
O
4-20mA
0-10VDC
ALGORITMO
DE CONTROL SENSOR 1
RETROALIMENTACION

4-20mA
0-10VDC

7. Tipos de variadores de frecuencia

> VOLTAJE/FRECUENCIA
>VECTOR

>PAR CONSTANTE

O

8. Voltaje/frecuencia

100%
VOLTAJE

FRECUENCIA UA FRECUENCIA
BASE MAXIMA

E

9. Par constante

Torque
Power
Speed

10. Formas de controlar un VFD
> TERMINALES EXTERNAS

>PANEL DE OPERACIÓN

> SENAL ANALOGICA

> COMUNICACIONES

>PLC INTERNO

E

11. Accesorios para una instalación completa

12. Estructura de un VFD

hake munter

13. éComo seleccionar el variador?

VFD 007 E 23 A

MES Version Type
A Standard drive P: Cold plate drive (frame Acnly)
€: CANopen Y: Frame A, built-in brake chopper
Mains Input Voltage
Hy SV Phas 23:230V <
21: 230 1- Plis 43: 460V
E Series
Applicable motor capacity

Series Name 002: 0.25HP(0.2kW) OIS:2HP(LSKW) OSS: 7SHPIS.SKW) — 150-20HP(1SkW)
(Variable Frequency Drive) DSHPCOSRW) O223HPML2RW) 078: LOUPET.SKW) 18S: 2S11PCLE SRW)
1HP(O,75KW) F:SMINE.TKW) 110: ISHPOIRW) 220: 3011 P(22KW)

14. Presentacion

«Switch to ON for S0Hz

Switch to ON for free run to stop

— * Switch to ON for setting frequency
source to ACHP 02.00=2)

“Keypad mounting port

«Mounting port for extension ci

x “ACH terminal ACHAVI2 switch

= *NPNIPNP

RS-485 porkRy-45)

TETU]

Ment atin cs ane Ms ane

DODODDODDODDA

15. » Caracteristicas generales

230v
002 004 007 O15 022 037 055 075 110 150
Uno Er DASS a ams Mes e: Lu 15

0.25 05 10 20 3.0 50 7.5 100 15 20
0.6 1.0 1.6 29 42 65 95 125 171 25
16 25 42 ME: 4110 17 25 33 45 55

5 proportlonalto Input voltage
= 0.1-600Hz
2 115
Singlo/3-phaso 3:phase
4.91.9 6.5/2.7 9.7/5.1 15.79 2415 206 26 34 48 70
Single/3-phase, 200-240V, 50/60Hz ‘S-phase, 200-240V, 50/60Hz.

+10%(180-264V)
y + 5%(47-63Hz)
I T Natural Gooling Fan Cooling

AAA a do 1e 1e 36 5 387 se

16. DIMENSIONES

17. Preguntas necesarias para cotizar

» Capacidad de motor en Kw o Hp
» Aplicación

» Alimentación

» Frame necesario

» Comunicación

D.

18. Aplicaciones

+ Correas transportadoras

+ Vacwum compreasor * Escalator

1 Velvia dete opción

andi te hp nat econo Ama map sees gr a SNPS ROTO
Tran pire ps ld ul PL gai Lames

msg par tee an

rcemsbebin de cursos remportée

tag i Lada alado pata arar capte

‘Compare bas CE conecta igen
drs gen pica pace compra energie
y peeven L aberración

op pod

«Bobinadores
‘Com función po de aceleración.
eve larme el puede cer ma par
ada ada purs incrementar la
Peodartisnand a veloc

LT}
| ir

+ Control de Presión Constante de Bombas de Agua

Controlador MD inteligente inteprade, para ahorrar el conto de
medidores extermos específicos de PID.

2 Detección automitica integrada de detección de agua y
accionamiento automático para aborrar el costo de controlador
y relé PLC externos

A Una amplia gama de tensioner de entrada, inclavo moncfásica
HOV /230V y trifásica 230 V /460 Y, para varias aplicaciones
de bombeo y diferentes paises

Enhanced Motor Efficiency in
General Applications
Hinptoved schen vector costal SVC)

respon and torque comtral in, for exemple,
cre application

19. SELECCION

La forma correcta para especificar un Convertidor de Frecuencia
es seleccionar un equipo que pueda suministrar como minimo

la corriente nominal del motor. Para esto debe revisar las tablas
que indican las potencias de motores correspondientes a cada
modelo de Convertidor de Frecuencia.

Las corrientes nominales pueden variar segun la velocidad y el
fabricante.

20. SELECCION

Verificar el rango de corriente tanto del variador como del motor.
Tipo de carga: Par constante, par variable, potencia constante,
cargas por impulsos.

Chequear que se haya seleccionado el voltaje de operación
correcta.

Tipo de motor: De inducción rotor jaula de ardilla o bobinado,
corriente y potencia nominal, factor de servicio, rango de voltaje
Confirmar el rango de velocidad requerido. La operación sobre
frecuencia nominal solamente es posible con un descenso en el
torque del motor. La operación a baja frecuencia y alto torque
puede ocasionar el sobrecalentamiento del motor debido a la falta
de operación.

Verificar el desempeño de la aplicación con sobrecarga. El drive
limitará muy rápidamente la corriente a 150% de la corriente
nominal del motor.

21. .

SELECCIÓN

En caso de que se requiera una parada rápida, se debe
considerar el uso de un resistor de frenado para absorber y
disipar la energía o el empleo de variadores de velocidad con
capacidad regenerativa o de operación de energía.

Revidar las distancia de instalación entre el motor y el
variador. Distancia superiores a 100 metros de cable estándar
o mayor a 50 metros de cable apantallado puede requerir la
aplicación de factores de corrección o la instalación de un
reactor de salida para reducir la carga del convertidor debido
a las corrientes debido a las corrientes transitorias capacitivas
en los cables

Tomar muy en cuenta las condiciones ambientales tales como
la temperatura ambiente y altura sobre el nivel del mar. A
temperaturas mayores a 50 C o alturas de trabajo superiores
a los 1000 metros el equipo deberá ser derrateado, por lo que
deberá considerarse variadores de mayor potencia para cubrir

22. Derrateo

Presión del Aire

Todo sistema de aislación eléctrica sufre una degradación
cuando permanece sobre una cierta elevación o altura
geográfica por encima de un límite dado.
En la medida que nos alejemos del nivel del mar, se va
produciendo una disminución de la presión atmosférica, dado el
menor peso de la columna de aire, y con ello una disminución de
la rigidez dieléctrica.
La forma en que se produce la disminución de la presión
atmosférica en función de la altitud es aproximadamente
exponencial, según la expresión:

P=Pox e(-2/a)

e los 1000 m.s.n.m la presión atmosférica decrece a
or cada 10 metros de elevación,

23. Derrateo

Rigidez Dieléctrica

La Rigidez Dieléctrica del aire (en condiciones normales de presión y
temperatura) a nivel del mar es igual a 3 kV/mm.Cuando el sitio de
instalación es en altura (> 1.000 m.s.n.m.),la disminución de rigidez,
puede hacer que la aislación no soporte el nivel de voltaje que
estaba especificado al nivel del mar y se produzca un arco eléctrico.
La clase de aislación del elemento se ve influenciada por el airea su
alrededor. Según la Ley de Parchen, la Rigidez Dieléctrica del aire es
función de la presión y la distancia entre los electrodos

24. Derrateo

Rigidez Dieléctrica

Como consecuencia de la disminución de Rigidez del Aire, las
distancias de aislación (distancias de fuga) se aumentan 1,25 %por
cada 100 m de aumento en la altura a partir de los 1.000m.s.n.m. la
siguiente relación, se aplica para determinar la distancia entre los
electrodos (o entre la parte energizada y la tierra) en condiciones de
altura geográfica:

Dh = Do x (1+ 0,000125x(h-1.000))

Por ejemplo:
La distancia entre una barra energizada y la carcasa metálica del
uipo (que se encuentra aterrizada) es de 1 metro cuando se

25. Derrateo

El voltaje y el factor de Derrateo

Los fabricantes de equipos eléctricos, especifican la clase de
aislación de acuerdo al voltaje de operación en lugares donde la
altura no supera los 1.000 m.s.n.m. a mayores altitudes, la clase de
aislación sufre una degradación (derrateo o derrating), según la
Tabla siguiente(Voltaje de Aislación (en altura) = Voltaje de
Operación (a nivel del mar) / Factor Derrateo):

Altura en metros Factor de Derrateo

26. Derrateo

El voltaje y el factor de Derrateo

Por ejemplo:

Un sistema eléctrico que opera a 23kV a una altitud geográfica de
3.000 m.s.n.m (factor de derrateo 0,80 aprox.) necesitará una
aislación minima de 28,75kV.Según la norma IEEE la clase de
aislación siguiente es 35kV. Por tanto, todos los aislantes que estén
en contacto con el aire (aisladores, bushings, pararrayos, mufas de
terminación, etc.) deberán tener una clase de aislación igual o
superior a 35kV.

27. Derrateo

El voltaje y el factor de Derrateo

Por ejemplo:

Un sistema eléctrico que opera a 23kV a una altitud geográfica de
3.000 m.s.n.m (factor de derrateo 0,80 aprox.) necesitará una
aislación minima de 28,75kV.Según la norma IEEE la clase de
aislación siguiente es 35kV. Por tanto, todos los aislantes que estén
en contacto con el aire (aisladores, bushings, pararrayos, mufas de
terminación, etc.) deberán tener una clase de aislación igual o
superior a 35kV.

28. Circuito recomendado

El circuito para utilizar un variador debe constar con algunos de los
siguientes elementos, que deben ser verificados segun el fabricante:

Interruptor automático: Su elección está determinada por las
consideraciones de la red. La corriente de línea corresponde a la
corriente absorbida por el variador a la potencia nominal de
utilización, en una red inductiva que limite la corriente de corto-
circuito a:

-22kA para una tensión de alimentación de 400v-50Hz.

-65kA para una tensión de alimentación de 400v-50Hz.

29. Circuito recomendado

Contactor de linea: Este elemento garantiza un seccionamiento
automático del circuito en caso de una emergencia o en paradas por
fallas. Su uso junto con el interruptor automático garantiza la
coordinación tipo 2 de la salida y facilita las tareas de puesta en
marcha, explotación y mantenimiento.

Inductancia de línea: Estas inductancias permiten garantizar una

mejor protección contra las sobretensiones de red, y reducir el indice

de armónicos de corriente que produce el variador, mejorando a la

vez la distorsión de la tensión en el punto de conexión.

Esta reducción de armónicos determina una disminución del valor

rms de corriente tomado de la fuente de alimentación, y una

reducción del valor rms de corriente tomado por los componentes de

la etapa de entrada del inversor (rectificador, contactor de precarga,
apacitores).

isagión de inductancias de linea está

ndada en los siguientes casos:

30. Circuito recomendado

-Red muy perturbada por otros receptores (parásitos,
sobretensiones)

- Red de alimentación con desequilibrio de tensión entre fases >1,%
de la tensión nominal.

-Variador alimentado por una línea muy poco impedante (cerca de
transformadores de potencia superior a 10 veces el calibre del
variador). La inductancia de línea mínima corresponde a una
corriente de cortocircuito Icc de 22000 A.

-Instalación de un número elevado de convertidores de frecuencia en
la misma línea.

- Reducción de la sobrecarga de los condensadores de mejora del
cos 9, si la instalación incluye una batería de compensación de factor
de potencia.

a selección es de acuerdo a la corriente nominal del variador y su
le conmutación. Existen inductancias estándar para cada

31. Circuito recomendado

-Filtro de radio perturbaciones: estos filtros permiten limitar la
propagación de los parásitos que generan los variadores por
conducción, y que podrían perturbar a determinados receptores
situados en las proximidades del aparato (radio, televisión, sistemas
de audio, etc.).

Estos filtros sólo pueden utilizarse en redes de tipo TN (Puesta al
neutro) y TT (neutro a tierra).

Existen filtros estándar para cada tipo de variador. Algunos
variadores los traen incorporados de origen.

32. Circuito recomendado

-Resistencia de frenado: Su función es disipar la energía de frenado,
permitiendo el uso del variador en los cuadrantes 2 y 4 del diagrama
par-velocidad. De este modo se logra el máximo aprovechamiento
del par del motor, durante el momento de frenado y se conoce como
frenado dinámico.

Normalmente es un opcional ya que sólo es necesaria en
aplicaciones donde se necesitan altos pares de frenado.

La instalación de esta resistencia es muy sencilla: se debe ubicar
fuera del gabinete para permitir su correcta disipación, y el variador
posee una bornera donde se conecta directamente. De acuerdo al
factor de marcha del motor se determina la potencia que deberá
disipar la resistencia. Existen tablas para realizar esta selección. El
valor óhmico de la resistencia es caracteristico del variador y no
debe ser modificado.

33. Circuito recomendado

-Cableado:

- En los cables de control, utilizar cable trenzado y blindado para los
circuitos de consigna.

- Debe haber una separación física entre los circuitos de potencia y
los circuitos de señales de bajo nivel.

- La tierra debe ser de buena calidad y con conexiones de baja
impedancia.

- Cables con la menor longitud posible.

- El variador debe estar lo más cerca posible del motor.

- Cuidar que los cables de potencia estén lejos de cables de
antenas de televisión, radio, televisión por cable o de redes
informáticas.

34. Circuito recomendado

-Cableado:

- En los cables de control, utilizar cable trenzado y blindado para los
circuitos de consigna.

- Debe haber una separación física entre los circuitos de potencia y
los circuitos de señales de bajo nivel.

- La tierra debe ser de buena calidad y con conexiones de baja
impedancia.

- Cables con la menor longitud posible.

- El variador debe estar lo más cerca posible del motor.

- Cuidar que los cables de potencia estén lejos de cables de
antenas de televisión, radio, televisión por cable o de redes
informáticas.

35. Circuito recomendado

-Gabinete: Metálico o al menos en una bandeja metálica conectada a
la barra de tierra. En los manuales de uso de los variadores se hacen
las recomendaciones en cuanto al tamaño.

-Ventilación: Debe estar de acuerdo al calor disipado por el equipo a
potencia nominal. Se proveen, como opcionales, ventiladores
adicionales y kits de montaje de ventilación que garantizan una
protección IP4 sin perder la posibilidad de una buena disipación.
-Puesta a tierra: La tierra debe ser de buena calidad y con
conexiones de baja impedancia. Se deberá realizar la conexión a
tierra de todas las masas de la instalación, así como las carcasas de
los motores eléctricos. El sistema de puesta a tierra deberá tener una
resistencia de un valor tal que asegure una tensión de contacto
menor o igual a 24V en forma permanente.

36. Referencias

Liga para verificar todas las familias de variadores OMRON

> http://industrial.omron.es/es/products/cataloque/motion_and_drives/frequency
inverters/default.html

Liga para verificar todas las familias de variadores de frecuencia DELTA

» http://(www.delta.com.tw/product/em/drive/ac_motor/ac_motor_main.asp
» http://www.emb.cl/electroindustria/articulo.mvc?xid=1316