UNIVERSIDAD DE PAMPLONA FACULTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA PROGRAMA INGENIERIA ELECTRÓNICA

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1 UNIVERSIDAD DE PAMPONA FACUTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA PROGRAMA INGENIERIA EECTRÓNICA TRABAJO PRESENTADO PARA OPTAR A TÍTUO DE INGENIERO EECTRÓNICO DIPOMADO: APICACIONES DE OS CONVERTIDORES DE FRECUENCIA. ESTRATEGIAS DE CONTRO TÍTUO: CONTRO ESCAAR APICADO A MOTOR DE INDUCCION EN AZO ABIERTO AUTOR: UISCAROS GOMESCASSERES ECHAVEZ DIRECTOR: MSc. JORGE UIS DIAZ RODRIGUEZ PAMPONA- COOMBIA MAYO-6 1

2 UNIVERSIDAD DE PAMPONA FACUTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA PROGRAMA INGENIERIA EECTRÓNICA TRABAJO PRESENTADO PARA OPTAR A TÍTUO DE INGENIERO EECTRÓNICO TÍTUO: CONTRO ESCAAR APICADO A MOTOR DE INDUCCION EN AZO ABIERTO AUTOR: JURADO CAIFICADOR UIS CAROS GOMESCASSERS E. ING. WATER GASTEBONDO Peidente DIRECTOR: MSc. JORGE. DIAZ RODRIGUEZ ING. DURVVIN A. ROZO I. Secetaio ING. RAMON AVAREZ Diecto de Pogama D. CRISTHIAN M. DURAN Oponente PAMPONA- COOMBIA MAYO-6

3 UNIVERSIDAD DE PAMPONA FACUTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA PROGRAMA INGENIERIA EECTRÓNICA ACTA DE CAIFICACIÓN DE TRABAJO DE GRADO E JURADO CAIFICADOR CONFORMADO POR: ING. WATER GASTEBONDO B. ING. DURVVIN A. ROZO I. Peidente Secetaio D. CRISTHIAN M. DURAN Oponente En u eión efectuada en: a la: del día: del me: año: Teminada u delibeacione ha llegado a la iguiente concluione: Pimea concluión del juado: Al tabajo de Gado titulado: CONTRO ESCAAR APICADO A MOTOR DE INDUCCION EN AZO ABIERTO Del auto: UIS CAROS GOMESCASSERES ECHAVEZ Diecto: MSc. JORGE. DIAZ RODRIGUEZ Segunda concluión del juado: Tecea concluión del juado: PAMPONA- COOMBIA MAYO-6 3

4 DEDICATORIA Ete éxito e lo dedicó a Dio ante todo, a toda la peona que me colaboaon y me bindaon todo u apoyo, epecialmente a mi pade TEMIRA DE CARMEN ECHAVEZ y JAIRO A. GOMESCASSERES po la eneñaza y valoe inculcado fomándome una peona de bien. A mi mamita TEMIRA po u amo, tenua, aconejándome duante mi pimeo año de vida, GRACIAS po e una egunda made. Mi hemano SIGRIHT MARGARITA, JAIRO ABERTO po u oientación en lo momento difícile iendo mi ejemplo a egui. A una peona muy epecial ANITA quien me apoya incondicionalmente en momento de dificultad y alegía, a pea que la ditancia no epaa. 4

5 PENSAMIENTO Hombe! Ten confianza, poque la aza de lo motale e de oigen divino. Sentencia de lo dicípulo de Pitágoa. 5

6 INDICE 1. RESUMEN ABSTRACT INTROCUCCION OBJETO PROBEMA JUSTIFICACION OBJETIVOS GENERA ESPECÍFICOS Capitulo 1 E MOTOR DE INDUCCIÓN PRINCIPIOS DE CONTRO DE VEOCIDAD DE MOTORES ASÍNCRONOS CONTRO POR FRECUENCIA FIOSOFÍA DE CONTRO AIMENTACIÓN CON FUENTE DE TENSIÓN FUNCIONAMIENTO POR ENCIMA DE A VEOCIDAD BASE AIMENTACIÓN CON FUENTE DE CORRIENTE CONTRO DE MOTORES DE INDUCCIÓN CONTRO ESCAAR O VOTS HERTZ SISTEMA DE CONTRO ESTRATEGIAS DE CONTRO CONTRO VOTAJE FRECUENCIA Contol del Delizamiento Capitulo SIMUACIÓN SIMUACIÓN DE MOTOR MODEO DE CONVERTIDOR MODEO DE OS REGUADORES SIMUACIÓN EN CORRIENTE SIMUACIÓN DE INVERSORES CON ESTRATEGIAS PWM ENGUAJE DE SIMUACIÓN SIMUACIÓN DE MOTOR MODEO DE VOTAJE DE MOTOR DE INDUCCIÓN Modelo de coiente del moto MODEO DE CORRIENTE DE MOTOR DE INDUCCIÓN Simulación de inveoe PWM con fuente de voltaje RESUTADOS ANÁISIS DE EGAIDAD ANÁISIS ECONÓMICO Y ADMINISTRATIVO CONCUSIONES RECOMENDACIONES BIBIOGRAFÍA ANEXO A Dato del moto B Pogama paa cálculo de lo paámeto intemedio D e t e m i n a c i ó n d e l o p a á m e t o C Modelo Matemático del Moto de Inducción

7 18..1 Intoducción Alguno apecto contuctivo Modelo fíico del moto de inducción Difeente foma paa obtene el modelo ANÁISIS DE EGAIDAD INDICE DE FUGURAS Figua 1. Caacteítica mecánica con vaiación de tenión en el inducido. Figua 1.. Cicuito eléctico equivalente del moto de inducción. Figua 1.3. Caacteítica del moto de inducción Figua 1.4. Caacteítica mecánica a U/f cte in compenación a baja fecuencia. Figua 1.5. Caacteítica mecánica a U/f cte y compenada a baja fecuencia. Figua 1.6,1.7, egún el ango de vaiación de la velocidad que e deee. Figua 1.8. ey de vaiación paa flujo cte. alimentando en coiente. Figua 1.9 Diagama en bloque del itema de contol alimentado en tenión. Figua 1.1. Diagama de bloque del itema de contol alimentado en coiente. Figua 1.1 Cuva de opeación de un moto de inducción con contol de velocidad po cambio en el númeo de polo. Figua 1. Cuva de opeación de un moto de inducción cambiando el voltaje de alimentación. Figua 1.3 Punto de opeación paa un moto de inducción con contol de velocidad po fecuencia vaiable. El moto puede opea en cualquie punto de la zona achuada. 7

8 Figua 1. 4 Cuva de Opeación Típica de un moto de inducción. Figua 1.5 Punto de Opeación de un moto de inducción con contol Ecala. Figua 1.6 equema de un contol ecala en lazo abieto. Figua 1.7 Equema de un contol Ecala en lazo ceado po contol de fecuencia de delizamiento. Figua 1.8 Sitema de Contol Implementado en lazo abieto. Figua 1.9 Contol de velocidad V/F con egulación de la fecuencia del delizamiento. Figua 1.3 inveo con contol de fecuencia del delizamiento. Figua Cicuito equivalente aplicando Thevenin dede la ama magnetizante Figua 1.3 Modelo del Moto de Inducción en coodenada de etato Fig Tanfomacione de fae (a) diecta, (b) invea Fig Tanfomacione de coodenada (a) diecta, (b) invea Figua 1.34 Bloque Moto de Inducción en coodenada del etato Figua 1.35 Bloque Ecuacione eléctica del Moto de Inducción Fig Reultado de la imulación del moto de inducción en el itema de coodenada fijo del etato. Fig Modelo en coiente del moto de inducción en coodenada del etato. Fig Bloque de ecuacione. Fig. 139 Modelo en coiente del Moto de Inducción en coodenada del etato Fig Bloque Ecuacione Fig. 4.1 Inveo VSIPWM natual en contol ecala 8

9 1. RESUMEN En ete tabajo tiene como objetivo fundamental el etudio del modelamiento y imulación del moto de inducción y el compotamiento en lo ditinto tipo de égimen del moto, de acuedo al itema de contol ecala aplicado en la foma de modulación del pwm al convetido de fecuencia y que apotan olucione contuctiva páctica de u dieño que pemiten una mejoa de la caacteítica de funcionamiento. Gacia a la aplicación de tanfomacione como la de Clak y Pak, e poible tene un modelo matemático del moto meno complejo, ya que e paa de un itema tifáico a uno bifáico y mejo análii, eto con el popóito de obeva el funcionamiento y etuctua del moto de inducción como i fuee un moto de diecta. Cabe ecoda que la ventaja de eta clae de motoe obe lo de coiente diecta on enome, obteniendo un ango de eficiencia alto, gan obutez, lo que lo hace ideal paa poceo indutiale. A tal fin e emplea el método de ley de mando (v/f) contante, lo cuale pemiten el lo ajute de paámeto de lo contoladoe de la ditinta etuctua de contol ecala de un motoe de inducción, y u poteio análii del compotamiento del maquina aincónica y compaativo mediante la imulación digital(matlab) en ditinta condicione de opeación, la cuale e loga ve bajo la hipótei de dieño, y u poible compaacione con oto modelo de mayo complejita. Hoy en día ete e el método má utilizado, ya que combinado con un adecuado contol del voltaje, pemite un amplio ango de opeación. En función de u efectividad dinámica e detacan te tipo de contol de velocidad po fecuencia vaiable: el contol ecala o Voltz-Hetz, el contol Vectoial o de Flujo Oientado, y el DTC (Diect Toque Contol) o Contol Diecto del Toque. 9

10 . ABSTRACT In thi wok you have a fundamental objective the tudy of the modelamiento and imulation of the induction moto and the behavio in the diffeent type of égime of the moto, accoding to the contol ytem to climb applied in the modulation fom fom the pwm to the conveto of fequency and that they contibute olution contuctive pactice of thei deign that allow an impovement of the opeation chaacteitic. Thank to the application of tanfomation like that of Clak and Pak, it i poible to have a mathematical model of the le complex moto, ince he/he pend fom a ytem tifáico to one two-phae and bette analyi, thi with the pupoe of obeving the opeation and tuctue of the induction moto a if wa a moto of diect. He/he fit to emembe that the advantage of thi cla of moto on thoe of diect cuent ae enomou, obtaining a ange of efficiency high, geat obutne, what make it ideal fo indutial pocee. To uch an end the method of contol law i ued (v/f) contant, which allow the the adjutment of the contolle' of the diffeent contol tuctue paamete to climb of an induction moto, and it late analyi of the behavio of the one cheme aynchonou and compaative by mean of the imulation digital(matlab) unde diffeent opeation condition, which it i poible to ee low the deign hypothee, and it poible compaion with othe model of moe complejita. Today in day thi it i the ued method, ince cocktail with an appopiate contol of the voltage, allow a wide opeation ange. In function of thei dynamic effectivene they tand out thee type of contol of peed fo vaiable fequency: the contol to climb o Voltz-Hetz, the Vectoial contol o of Guided Flow, and the DTC (Diect Toque Contol) o Diect Contol of the Toque. 1

11 3. INTROCUCCION o motoe de inducción de jaula de adilla on hoy en día uno de lo tipo má uado en el ecto indutial. Si bien el contol de velocidad, toque o poición de eta máquina, e má complejo que el de lo motoe de coiente continua, la electónica de potencia ha ayudado a oluciona eto poblema y ha poicionado a ete moto como el de meno pecio y mayo obutez, ademá de u cai nulo mantenimiento. El contol de velocidad de lo motoe de inducción e puede ealiza de divea manea. Cambiando el númeo de polo, el voltaje, o la fecuencia de alimentación. El método que mayo aceptación ha tenido e una combinación de lo do último, debido al mayo ango de contolabilidad, tanto en toque como en velocidad. Paa pode vaia la fecuencia de alimentación e equiee de un inveo tifáico, el cual e un apaato capaz de tanfoma coiente continua en coiente altena. Actualmente la mayoía de lo inveoe etán baado pincipalmente en inveoe de do nivele con modulación po ancho de pulo, o PWM (Pule- Width Modulation), la cual entega olamente do nivele de tenión y po lo tanto la fecuencia con que deben opea la válvula del inveo e conideablemente alta. Daño y falla en la máquina han ido evidenciado en la indutia debido a eta alta fecuencia de opeación. Ente lo pincipale poblema etán la falla en lo odamiento del moto, y pédida de la ailación en la bobina de la máquina, cauada po coiente ciculante, degate dieléctico, obetenión y decaga coona. a coiente ciculante on geneada po capacidade paáita que e genean en la ditinta capa de la bobina del moto. o buco cambio 11

12 de voltaje (dv/dt) inducen coiente y decaga coona en lo enollado del moto, lo que povoca el degate pematuo del ailamiento de la bobina. Ademá de eto poblema, la alta fecuencia de opeación de lo emiconductoe, poduce mayoe pedido po conmutación, izado en la coiente y gan cantidad de uido que puede llega a contamina lo itema de contol, obe todo lo enoe. 1

13 4. OBJETO Contol ecala en moto de inducción. 13

14 5. PROBEMA o convetidoe de fecuencia, empleado paa el accionamiento de lo motoe de coiente altena, ugieon como una epueta a un poblema indutial muy clao: utitui lo motoe de coiente diecta po lo motoe de coiente altena, pefeiblemente lo motoe de inducción. a motivación e evidente: el moto de inducción upea al moto de diecta en obutez, elación peo - potencia, mayo velocidad máxima, no neceidad de mantenimiento continuo, etc. Sin embago, el moto de inducción alimentado po un convetido e má ineficiente que cuando tabaja con la eñal inuoidal diecta de la línea. El mejoamiento en u eficiencia va a depende de la etategia de conveión que e utilice. Una olución, la cual e má geneal y puede en pincipio e utilizada paa invetiga un amplio ango de itema PWM, e utiliza la computadoa digital paa modela el poceo PWM, empleando técnica de modulación po oftwae. El inceante deaollo de la técnica de cómputo en nueto día, hace que el dieño aitido po computadoa de itema de potencia, contituya una altenativa umamente atactiva paa el dieño y explotación de Convetidoe Electónico. Cabe deci que lo motoe de coiente diecta ean y iguen iendo muy cotoo ademá del mantenimiento peventivo contante que equieen paa u buen funcionamiento y que el moto de coiente altena le upea tanto en eficiencia como en elación coto-beneficio, e entonce impecindible mejoa la técnica de contol como lo e el contol ecala, lo que pemitiá un mejo uo y apovechamiento de la maquina de inducción, ya que lo poceo on cada vez ma complejo y exigente. 14

15 6. JUSTIFICACION El deaollo y evolución de nueva tecnología hacen que lo poceo indutiale dipongan hoy en día de itema de contol cada vez ma óptimo; aí mimo lo convetidoe de fecuencia han pemitido que lo motoe de coiente altena cuenten con accionamiento ma uave y de múltiple petacione logando un contol con un bajo pocentaje en pedida, peo en ete tipo de contol e neceita conta con un tipo de etategia que pemita todo el apovechamiento y conevación del moto de inducción el cual pemitiá obtene alto endimiento y petacione con lo ma bajo coto. Paa eto e impotante hace un modelamiento, imulación y análii de la fenomenología de la divea etategia de contol ecala. Ademá de conta con heamienta computacionale que hacen que lo eultado ean lo ma exacto páctico y confiable poible, eultado que epecuten de gan manea en poceo de contol ya que e hace poible una mejo utilización del moto de coiente altena contibuyendo aí en campo tan impotante como e el ámbito económico en la indutia o poceo. 15

16 7. OBJETIVOS 7.1 GENERA Modelación y imulación del itema de contol ecala paa el moto de inducción en lazo abieto. 7. ESPECÍFICOS 1. Etudia la fenomenológia del moto de inducción.. Analiza lo difeente tipo de etategia de modulación PWM como lo on la modulación PWM natual, modulación PWM egula, modulación PWM optimizada y modulación PWM baada en vecto epacial (SVPWM) paa la aplicación del contol ecala. 3. Analiza difeente leye de mando de la etategia de contol ecala. 4. Intuie en lo ditinto tipo de etategia de contol de itema de contol ecala. 5. Etablece un itema de contol ecala en lazo abieto paa el moto de inducción mediante MATAB. 16

17 8. Capitulo 1 E MOTOR DE INDUCCIÓN o motoe de inducción de jaula de adilla on hoy en día uno de lo tipo má uado en el ecto indutial. Si bien el contol de velocidad, toque o poición de eta máquina, e má complejo que el de lo motoe de coiente continúa, la electónica de potencia ha ayudado a oluciona eto poblema y ha poicionado a ete moto como el de meno pecio y mayo obutez, ademá de u cai nulo mantenimiento. El contol de velocidad de lo motoe de inducción e puede ealiza de divea manea. Cambiando el númeo de polo, el voltaje, o la fecuencia de Alimentación. El método que mayo aceptación ha tenido e una combinación de lo do último, debido al mayo ango de contolabilidad, tanto en toque como en velocidad. Paa pode vaia la fecuencia de alimentación e equiee de un inveo tifáico, el cual e un apaato capaz de tanfoma coiente continua en coiente altena. a máquina de inducción tifáica o aincónica, y en paticula lo motoe con oto tipo jaula de adilla, on en la actualidad la máquina eléctica con mayo aplicación indutial. a opeación típica de eta máquina e como moto, en cuyo cao el funcionamiento báico conite en alimenta el devanado del etato dede una fuente tifáica paa poduci un campo magnético otatoio, el que induce coiente en la baa del oto, poduciéndoe aí un toque motiz en el eje de la máquina. El moto de inducción e eencialmente de velocidad contante, cecana a la velocidad íncona, in embago en mucha aplicacione e neceaio opea con difeente velocidade o pode vaia éta continuamente. 17

18 8.1 PRINCIPIOS DE CONTRO DE VEOCIDAD DE MOTORES ASÍNCRONOS. Hata hace elativamente poco tiempo, iempe que ea neceaio utiliza un accionamiento eléctico de velocidad vaiable, e optaba po emplea un moto de C.C pueto que el mimo binda facilidade paa el contol de la velocidad mediante la vaiación de la tenión en el cicuito de inducido o en el cicuito de excitación o en ambo imultáneamente. Con eto tipo de itema e podían cumpli lo má vaiado equeimiento etático y dinámico de foma elativamente encilla. No obtante en eto cao no todo ean ventaja, ya que po una pate el hecho de utiliza un moto de C.D que tiene ecobilla y colecto, hace que diminuya la confiabilidad del itema, obliga a dale un mantenimiento fecuente al equipo dado lo poblema de conmutación y degate de la ecobilla, puede poduci poblema cuando e tabaja en condicione ambientale advea, como po ejemplo, donde puedan exiti gae exploivo, debido a la chipa que e poducen duante la conmutación de la coiente en el colecto y po último el tamaño y coto de ete moto que eulta apeciablemente mayo que uno de C.A de igual potencia. El mayo inconveniente que exitía entonce paa emplea el moto de C.A, ea el hecho de no dipone de fuente de tenión y fecuencia vaiable, in lo cual ea pácticamente impoible ealiza un SAE de velocidad vaiable con amplio ango de contol de la velocidad, con alta confiabilidad y eficiencia y bajo coto inicial, empleando ete tipo de moto, a pea de la ventaja de ete fente al de C.C en cuanto a coto (de 5 a 6 vece meno) tamaño y mantenimiento. Po todo lo anteio, hata la apaición de lo elemento emiconductoe de potencia contolado, el SAE de C.C no tenía ival en aplicacione de velocidad vaiable. Una vez que e pudo dipone de convetidoe etático de tenión y fecuencia vaiable (lo cuale poeen caacteítica muy upeioe a lo otatoio) y debido al deaollo de la tecnología de fabicación de eto elemento emiconductoe que abaatan u pecio en el mecado; e el 18

19 accionamiento eléctico de C.A el que e encaga de i utituyendo ápidamente a lo de C.C, dado que ademá de la ventaja ante eñalada, la caacteítica técnica de ete tipo de accionamiento on upeioe a la de cualquie oto, pemitiendo obtene equema de egulación automática de muy alta exactitud, confiabilidad, eficiencia y amplio ango de egulación de la velocidad. Ente lo motoe de C.A, el má empleado e el de jaula de adilla, po u obutez, encillez y coto, aunque el de oto bobinado también e utiliza paa aplicacione de alta potencia y baja velocidade. En geneal el contol de la velocidad en lo motoe de inducción e puede obtene po cualquiea de lo iguiente método: a) Po cambio del númeo de pae de polo. b) Po ineción de eitencia en el oto. c) Po intoducción de una f.e.m adicional en el cicuito del oto. d) Po vaiación de la tenión de alimentación. e) Po vaiación de la fecuencia de alimentación. Paa aplica el método a) e neceaio dipone de un moto no tandad, de do devanado de difeente polo o de un olo devanado cuya conexione puedan cambiae. Al cambia el númeo de pae de polo cambia la velocidad pueto que e paa a tabaja en ota caacteítica mecánica ya que: donde: n f 6 (1) p n : velocidad íncona. f : fecuencia de alimentación. p: númeo de pae de polo. 19

20 Según e ealice la econexión de la devanado e loga ademá obtene caacteítica mecánica paa uno u oto tipo de caga; Mcte, Pcte o tipo ventilado. Con un olo devanado el contol uele e :1, i e emplean do devanado el diapaón e puede amplia. En cuanto a la calidad del contol, e mala, ya que el mimo e un contol diceto, o ea e ealiza a alto. Repecto a lo índice enegético de ete tipo de moto on infeioe a lo motoe de popóito geneal. o método b) y c) on olo aplicable a motoe de oto bobinado, pue en ambo e neceaio tene acceo al cicuito del oto y como ete tabajo etá oientado a lo motoe de jaula no limitaemo olo a mencionalo. En cuanto al método d), i e pate de la ecuación apoximada de la velocidad del moto aíncono en la zona de tabajo del mecanimo (alededo del delizamiento nominal): ω ω1 ω1 R 3U M (1.) 1 Se ve que al diminui la tenión de alimentación, e poduce una diminución de la igidez de la caacteítica mecánica, dada po: β 3 U1 (1.3) ω R 1 y po tanto una diminución de la velocidad. Patiendo de la ecuacione del momento máximo y del delizamiento cítico: M max ω 1 3U 1 ( R ± R + X t ) (1.4) S cit ± R R + Xt (1.5)

21 donde: Xt X1 + X Se nota que el momento máximo diminuye en popoción al cuadado de la tenión y in embago el delizamiento al cual ocue, e mantiene contante; dando como eultado una familia de cuva como la de la Figua 1. De lo anteio e depende que la pincipal limitación del método e la diminución de la capacidad de obecaga del moto (al diminui el Mmáx) y po ello el ango de contol también etá limitado. E aplicable fundamentalmente a caga tipo ventilado, poque e con la que mayo ango e loga. ω ω 1 citico M Figua 1. Caacteítica mecánica con vaiación de tenión en el inducido. De la ecuación (1) e depende que al vaia la fecuencia de alimentación también vaía la velocidad íncona y po tanto de eta manea e paa a ota caacteítica mecánica cambiando conecuentemente la velocidad a que gia el moto. 1

22 El método de vaiación de la fecuencia e hoy día el má empleado, con él e obtienen la mejoe caacteítica tecnico-económica. Po e peciamente el utilizado en ete tabajo, e explicaá en mayo detalle. 8. CONTRO POR FRECUENCIA. En pime luga, exiten do técnica de contol, una baada en el modelo matemático del moto que conidea la dinámica del mimo(contol dinámico) y la ota baada en el cicuito equivalente en égimen pemanente (Contol en égimen pemanente)figua 1. Figua 1.. Cicuito eléctico equivalente del moto de inducción. a pimea e baa en utiliza un conjunto de ecuacione difeenciale que epeentan el compotamiento dinámico del conjunto moto-caga, eulta e un método elativamente complejo de implementa, peo que pemite un excelente contol de la velocidad, teniendo en cuenta que poibilita actua incluo obe la dinámica del itema y mantene un contol en cada intante de tabajo, incluyendo lo poceo de aanque, paada, fenado, inveión del entido de gio, etc. a egunda técnica, baada en el conocido cicuito equivalente del moto de inducción no pemite contola la velocidad en punto de funcionamiento en égimen etable (y no ente uno y oto). No obtante, i ente la exigencia o equeimiento que e le plantean al SAE no e encuenta el contol exacto de la dinámica, ete método eulta conveniente pue con él e obtienen caacteítica mecánica con alta igidez, contol uave y gadual y un amplio magen de vaiación de la velocidad.

23 8..1 FIOSOFÍA DE CONTRO. Como e abe, paa emplea el método de contol po fecuencia e neceaio dipone de una fuente de tenión y fecuencia vaiable, lo cual e puede loga a pati de difeente configuacione o equema de convetidoe etático (Rectificado contolado-inveo autónomo con conmutación fozada, Rectificado no contolado-choppe de CD-Inveo, Rectificado no contolado- Inveo con alida PWM) egún la condicione y neceidade páctica. Independientemente de lo anteio en el contol po fecuencia e neceaio vaia la fecuencia iguiendo una deteminada ley. De igual manea el moto puede eta alimentado mediante una fuente de tenión o mediante una fuente de coiente. En dependencia de que ea una u ota aí eá la ley de contol que e deba implementa. Patiendo del cicuito eléctico equivalente y de la ecuacione de la máquina aíncona, e abe que el momento electomagnético e puede expea en función del flujo máximo y de la coiente del oto como: Me 3 pφmi co ϕ (6) En la Figua 1.3 e epeentan la caacteítica momento-velocidad o momento-delizamiento, coiente del etato y facto de potencia del moto de inducción, la que evián junto con el cicuito equivalente paa hace el etudio de u compotamiento. 3

24 Figua 1.3. Caacteítica del moto de inducción Si e hace tabaja al moto en la zona lineal de la caacteítica, donde el delizamiento e pequeño y el efecto eitivo e mucho má ignificativo que el efecto inductivo, e puede conidea el facto de potencia igual a la unidad y po tanto: Me 3 pφ mi (1.7) Si e mantiene el flujo contante y en u valo máximo, en pincipio el nominal, duante todo el tiempo de funcionamiento e podá conegui momento elevado en el eje de la máquina con el meno conumo poible y po tanto con mínima pédida y elevada eficiencia. Po ota pate, el momento también e puede expea como: p Me 3 π φ m f 1 (8) R 4

25 o lo que e igual: p Me 3 π φ m f ( 9) R Si ahoa e loga mantene el flujo en u valo máximo poible como el momento e popocional al delizamiento e puede contola el momento mediante el contol del delizamiento o lo que e lo mimo de la fecuencia de delizamiento: f f (1) 1 Como el contol po fecuencia e ealiza utilizando convetidoe etático, aún opeando a lazo abieto, la fecuencia del inveo pemanece contante, independientemente de la caga (ya que la fija un ocilado electónico) po lo que la vaiacione de la velocidad e deben únicamente a la igidez de la caacteítica mecánica del moto. Cuando e imponen equeimiento etático al accionamiento, como po ejemplo, eoe de velocidad muy pequeño o nulo, aanque y fenado ápido etc, e hace neceaio hace tabaja al itema a lazo ceado. Al cea el lazo de un itema de contol po fecuencia e aplica el pincipio del delizamiento contolado, que conite en opea de foma que el delizamiento del moto pemanezca contante o limitado en magnitud. a aplicación de ete pincipio pemite po ejemplo, loga un aanque ápido del moto manteniendo duante todo el poceo un valo de coiente cecano al nominal. o mimo e puede deci paa el fenado. Al pode contola el delizamiento e hace tabaja a la máquina en una zona etecha de la pate lineal de u caacteítica, póxima al delizamiento nominal donde el facto de potencia e alto, la coiente que e conume no upea al valo de plena caga y eto ademá pemitiá elecciona un inveo de meno potencia. Paa contola el delizamiento e mide la velocidad de otación mediante una tacodinamo o un encode y e egula la fecuencia del inveo de foma que: 5

26 ω1 ω + ω (11) donde: moto. ω : fecuencia coepondiente a la velocidad de otación del ω : fecuencia del oto o fecuencia de delizamiento. ω 1 : fecuencia de alimentación. 8.. AIMENTACIÓN CON FUENTE DE TENSIÓN. Al alimenta al moto con fuente de tenión el flujo máximo viene dado po: φ m U f 1 1 (1.1) Según e depende de la expeión y conideando depeciable la caída intena en el etato po lo cual la tenión aplicada e igual a la fem inducida, paa mantene el flujo en u valo máximo y contante habá que mantene contante la elación tenión-fecuencia. E el vaiado de fecuencia el encagado de eta taea. Eta elación U/fcte e válida paa cuando el contol de la velocidad e ealiza po debajo de la velocidad bae, e deci po debajo de la caacteítica natual. Si e mantiene eta elación, el momento máximo e contante e independiente de la fecuencia (e puede loga el momento máximo a cualquie velocidad). Paa valoe bajo de velocidad habá que diminui popocionalmente la tenión y la fecuencia de alimentación. Poducto de lo anteio, a valoe bajo de fecuencia, la caída intena en el etato e hace compaable con la tenión aplicada y en eta condicione no e poible depecia u efecto po lo que eulta eóneo upone que la fem inducida y la tenión aplicada on iguale. Paa continua tabajando con flujo máximo, que hay que ealiza una llamada compenación a baja fecuencia. De no ealiza la mencionada compenación, la caacteítica mecánica 6

27 que e obtendían eían la motada en la Figua 1.4 con línea dicontinua. Como e ve de la figua, a baja fecuencia, el momento máximo diminuye y paa un mimo momento de caga a do velocidade difeente, paa la de meno fecuencia de alimentación, e tabajaá a mayo delizamiento y mayo coiente conumida. Si e ealiza la compenación la caacteítica que e logan on la motada en tazo continuo, donde e obeva que el momento máximo pemanece contante y po tanto no e piede capacidad de obecaga del moto. Figua 1.4. Caacteítica mecánica a U/f cte in compenación a baja fecuencia FUNCIONAMIENTO POR ENCIMA DE A VEOCIDAD BASE. Cuando e quiee tabaja po encima de la velocidad nominal la elación tendá que cambia debido a que la tenión en bone del etato no puede upea el valo nominal. Paa eta condición de tabajo, la tenión e mantiene contante y en u valo nominal y e vaía la fecuencia po encima de la nominal con lo cual el flujo e debilita y en conecuencia diminuye el momento máximo capaz de deaolla el moto. Al conjunto de cuva que e obtienen de eta foma e le acotumba a llama de potencia contante. E inteeante aclaa que po encima de la velocidad bae, el moto e capaz de entega 7

28 una potencia incluo upeio a la potencia nominal hata un valo de velocidad igual a la capacidad de obecaga po la velocidad íncona nominal, in embago e el convetido de fecuencia quien no pemite eto, pueto que nomalmente e dieña paa da la tenión nominal del moto.debido a lo anteio cuando e tabaja po encima de la velocidad bae, e hace iempe a potencia contante. a caacteítica que e logan actuando de eta foma e muetan en la Figua 1.5. Figua 1.5. Caacteítica mecánica a U/f cte y compenada a baja fecuencia. Po lo anteio, i e deea tabaja tanto a velocidade upeioe como infeioe a la nominal, la envolvente a la familia de cuva M v W, eán la que e obevan en la Figua 1.6. De igual manea, la foma de logalo, eá manteniendo la ley de vaiación de la Figua 1.7, egún el ango de vaiación de la velocidad que e deee. 8

29 ω U ω n U n U comp M f Figua 1.6. Figua 1.7. f n 8..4 AIMENTACIÓN CON FUENTE DE CORRIENTE. Cuando e alimenta al moto mediante fuente de coiente, y patiendo como hata ahoa del cicuito equivalente e tiene que: φ m i m m (1.13) Paa mantene flujo máximo contante, e neceaio que la coiente magnetizante i m e mantenga también contante, paa lo cual la coiente de alimentación debeá egui una deteminada ley en función de la fecuencia de delizamiento ω y de la coiente magnetizante, la cual e epeenta po la ecuación que igue: i 1 1+ ( ω T ) σ 1+ T i + σ ω i m (1.14) Eta expeión puede apoximae in comete eoe apeciable, en la zona de delizamiento pequeño a: ( ) i 1+ω T i (1.15) 1 m donde: 9

30 T R En la Figua 1.8 e puede obeva la foma de la caacteítica de coiente de etato v fecuencia de delizamiento paa mantene flujo contante. Figua 1.8. ey de vaiación paa flujo cte. alimentando en coiente De eta foma e puede contola el momento deaollado mediante ω y mantene flujo contante imponiendo en cada intante de tabajo la elación anteio. E impotante eñala que, cuando e tabaja con fuente de coiente, iempe hay que hacelo en lazo ceado pueto que nomalmente el punto de funcionamiento e encuenta en la zona inetable de la caacteítica. Po eta azón ete tipo de alimentación e utiliza meno que la de tenión. Una vez hecho al análii anteio, de manea eumida e puede deci: Suponiendo al moto tabajando en un punto de égimen pemanente inteea ante todo mantene flujo máximo y contante in enta en atuación. De eta foma el momento que deaolla e el máximo, la coiente eá mínima y la pédida también, po tanto máximo endimiento. Si e mantiene contante el flujo en la zona de tabajo, el momento deaollado po el moto, eá popocional al delizamiento o lo que e igual a la fecuencia de delizamiento y po tanto contolable mediante él. 3

31 Paa un punto de funcionamiento deteminado, exigiendo flujo máximo, la fecuencia de delizamiento ω, queda fijada po el momento que debe deaolla el moto y po tanto la fecuencia de alimentación vendá dada po la elación: ω1 ω + ω (1.16) ó f1 f + f (1.17) Con lo cual e puede deci que, con el flujo y con la fecuencia de delizamiento e contola el momento, mienta que con la fecuencia de alimentación e contola la velocidad. Exiten do foma báica paa mantene contante el flujo, una cuando e alimenta con fuente de tenión, mediante la ley U/fcte y compenada a baja fecuencia. a ota cuando e alimenta con fuente de coiente, a tavé de una adecuada coiente de etato ESQUEMAS DE REGUACIÓN EN RÉGIMEN PERMAMENTE. o equema de egulación má comúnmente utilizado paten del etudio ante deaollado y aunque exiten vaiante de ello lo má fecuente de implementa en la páctica on lo que e exponen a continuación. De foma geneal eto equema etán compueto po lo mimo elemento báico de cualquie SAE automatizado. A pati de una eñal de efeencia a la entada del itema, el popóito e que la eñal de alida, en ete cao la velocidad, iga a la efeencia. Paa logalo e toma una mueta de la velocidad, a tavé de un ceno y e compaa con la efeencia. De eta foma cualquie cambio de la eñal de alida e efleja en la entada y como eultado de eta compaación e obtiene la eñal de eo, aí e pueden coegi poible vaiacione de la alida. El eo e lo que e aplica a la 31

32 entada del egulado, que e encaga de popociona a u alida, de manea geneal, la eñal de contol,mediante la cual e ejece la acción de contol obe el equipo de potencia y ete a u vez obe el moto, paa ello, ademá del egulado como tal, pueden hace falta alguno oto elemento, como limitadoe, umadoe, etc. El tipo de egulado a implementa dependeá del tipo de epueta que e deee obtene del itema. En geneal eá un PI con eo ceo y buena caacteítica dinámica CONTRO DE VEOCIDAD MEDIANTE REGUACIÓN DE DESIZAMIENTO CON AIMENTACIÓN U/fcte. ω ef Bloque 1 M e Bloque ω Bloque 3 U 1 Bloque 4 ω - ω ω 1 P W M M T Figua 1.9 Diagama en bloque del itema de contol alimentado en tenión. El bloque 1 e el egulado de velocidad, el cual de inicio, puede e de tipo P, tipo PI o tipo PID egún neceidade y equiito. Nomalmente e de tipo PI paa aí anula lo eoe en égimen pemanente. a entada de ete bloque e el eultado de la compaación, en el pime umado que apaece, de la eñal de efeencia y de la eñal de velocidad, e deci el eo, y en u alida e obtiene el momento de efeencia. El bloque epeenta un limitado cuya función, como u nombe lo indica e la de limita la eñal que tiene a u entada, o ea el momento de efeencia, 3

33 dando a u alida el valo adecuado de fecuencia de delizamiento de efeencia. Con ete bloque e loga hace tabaja al itema en una zona má o meno etecha de la zona lineal de la caacteítica del moto (egún e etablezca el valo del límite). De eta manea como ya e ha dicho ante e gaantiza facto de potencia elevado y poco conumo de coiente. uego apaece un egundo umado, en él e uman la eñal coepondiente a la fecuencia de delizamiento y la eñal coepondiente a la velocidad de gio del moto, paa da como eultado la eñal que e debe popociona al convetido de fecuencia, e deci la fecuencia de alimentación, con la cual él e encaga de genea el valo de tenión adecuada en función de la ley de contol U/fcte. Eta última función la ealiza como ya e ha dicho, el accionado y e epeenta po lo bloque 3 y 4, e hace neceaio aclaa, que el bloque 3 no e un bloque independiente, ino que foma pate del popio convetido de fecuencia, peo paa detaca u función e epeenta como tal. Po último apaece el moto como elemento a contola y acoplado a u eje una tacodinamo como ceno de velocidad, el cual puede e utituido po un encode CONTRO DE VEOCIDAD MEDIANTE CONTRO DE DESIZAMIENTO CON AIMENTACIÓN CON FUENTE DE CORRIENTE. En la Figua 1.1 e epeenta el diagama en bloque del equema de egulación cuando e dipone de una fuente de coiente. ω ef ω - Bloque 1 Bloque M e ω ω Bloque 3 ω 1 U 1 P W M Bloque 4 M T Figua 1.1. Diagama de bloque del itema de contol alimentado en coiente. 33

34 o bloque 1 y tienen la mima funcione que en el equema anteio.a alida del bloque, que e la fecuencia de delizamiento e aplica a la entada del bloque 3, el cual epeenta la ley de contol dando como eultado a la alida, la eñal de coiente de efeencia del etato (en función de ω ), paa mantene flujo máximo contante. Ete tipo de contol, aunque da excelente eultado en lazo ceado, uele e meno fecuente de utilizae, poque equiee implementa la ecuación anteiomente citada (ley de contol) que paa un contol digital no eulta extaodinaiamente complejo peo paa un contol analógico e complica batante. 9. CONTRO DE MOTORES DE INDUCCIÓN a máquina de inducción tifáica o aincónica, y en paticula lo motoe con oto tipo jaula de adilla, on en la actualidad la máquina eléctica con mayo aplicación indutial. a opeación típica de eta máquina e como moto, en cuyo cao el funcionamiento báico conite en alimenta el devanado del etato dede una fuente tifáica paa poduci un campo magnético otatoio, el que induce coiente en la baa del oto, poduciéndoe aí un toque motiz en el eje de la máquina. El moto de inducción e eencialmente de velocidad contante, cecana a la velocidad íncona, in embago en mucha aplicacione e neceaio opea con difeente velocidade o pode vaia éta continuamente. Paa entende mejo lo método de contol de velocidad en el moto de inducción e bueno ecoda la ecuacione que igen el toque y la velocidad de eta máquina. R T 3. ω Re+ R V + eq. ω (1.18) 34

35 ωm ( 1 ) ω (1.19) ω ω ld (1.) ρ donde R e la eitencia otóica, Re la eitencia del etato, eq la inductancia equivalente del oto y etato vita dede lo teminale del etato, el delizamiento, p el númeo de polo, ed la fecuencia angula de alimentación, ω la velocidad incónica y ωm la velocidad mecánica del moto. Paa vaia la velocidad del moto de inducción puede utilizae uno de lo iguiente método: 1. Cambio del númeo de polo. Vaiación del voltaje de alimentación 3. Vaiación de la fecuencia de alimentación Al cambia el númeo de polo de un moto de inducción e eta cambiando la velocidad íncona del campo otatoio (ecuación 1.), po lo cual e vaía la velocidad de opeación de la máquina. Ete método no e muy utilizado ya que ólo pemite velocidade diceta (el númeo de polo e una cantidad entea), ademá paa má de 3 combinacione de númeo de polo la cantidad de conexione en el etato e vuelve umamente compleja, po lo que ete método entega o 3 tipo de velocidade olamente. En la Figua 1.1 e apecia como cambia la cuva Toque-velocidad de un moto de inducción paa ditinto númeo de pae de polo. 35

36 Figua 1.1 Cuva de opeación de un moto de inducción con contol de velocidad po cambio en el númeo de polo. Como e puede ve de la ecuación (1.18) el toque inteno deaollado po la máquina e popocional al cuadado del voltaje aplicado, y egún ete voltaje vaiaá el punto de opeación del itema. Contolando la magnitud del voltaje de alimentación olo e puede contola la velocidad de la máquina en un pequeño ango de velocidade, en tono a la velocidad nominal. Se puede apecia como cambia la cuva Toque - velocidad utilizando ete método de contol en la Figua 1. 36

37 Figua 1. Cuva de opeación de un moto de inducción cambiando el voltaje de alimentación. Si e vaía la fecuencia de alimentación de una máquina de inducción, egún la ecuación (1.19) y (1.), e puede vaia la velocidad íncona de la máquina y a tavé de éta, la velocidad mecánica del moto. Ete método de contol e baa en aplica una deteminada fecuencia de alimentación a la máquina, paa loga una velocidad mecánica cecana a la deeada. Como nomalmente lo motoe de inducción utilizado on de bajo delizamiento, exite una buena elación ente velocidad y fecuencia aplicada. Hoy en día ete e el método má utilizado, ya que combinado con un adecuado contol del voltaje, pemite un amplio ango de opeación (ve Figua.3). En función de u efectividad dinámica e detacan te tipo de contol de velocidad po fecuencia vaiable: el contol ecala o Voltz-Hetz, el contol Vectoial o de Flujo Oientado, y el DTC (Diect Toque Contol) o Contol Diecto del Toque. El contol ecala e un método imple, que olo equiee contola la magnitude del voltaje y la fecuencia aplicada al etato. Se contolan eta do vaiable de manea de mantene el flujo en el entehieo contante y aí un toque contante en todo el ango de velocidade. 37

38 Genealmente ete método de contol e utilizado en contol abieto, iendo aí de muy fácil implementación y de bajo coto. Ademá utilizando ete método no e equiee conoce infomación detallada del moto a contola. Una deventaja del contol ecala e que el toque no e contolado diectamente po lo tanto depende de la caga que e va a move. Ademá la epueta dinámica del itema no e tan buena como en el contol vectoial o en el DTC. Figua 1.3 Punto de opeación paa un moto de inducción con contol de velocidad po fecuencia vaiable. El moto puede opea en cualquie punto de la zona achuada. El contol po campo oientado, o contol vectoial, e en la actualidad uno de lo método que entega la mejo epueta dinámica en una máquina de coiente altena. Ete método equiee medi, o etima, la magnitud y poición del flujo magnético, de manea de contola la vaiable de voltaje y fecuencia paa poiciona el flujo en cuadatua con la coiente de amadua y mantenelo en un valo contante. Eta medición del flujo e puede ealiza, 38

39 diectamente, o utilizando tanfomacione matemática y midiendo la coiente del etato. Ademá e debe conoce con peciión la poición del oto y lo paámeto de la máquina. Eta medicione hacen de ete método uno mucho má complejo que el po contol ecala, y po lo tanto no e jutifica a meno que e equiea una epueta dinámica muy ápida. En el método de contol diecto del toque (DTC) e utilizan compaadoe de hitéei paa contola diectamente el flujo y el toque de la máquina. Se obtiene de eta manea una ápida epueta de toque, iempe que e tomen la mueta del flujo a una muy alta fecuencia paa mantenee dento de la banda de hitéei. En eta tei, cuyo objetivo ea modela un itema de contol de velocidad del tipo ecala con alguna vaiacione, el que e explica en má detalle en el capitulo iguiente. 9.1 CONTRO ESCAAR O VOTS HERTZ En una máquina de inducción, alimentada dede una fuente tifáica inuoidal e induce un flujo magnético que gia a velocidad íncona. Ete flujo induce en el etato una tenión que tiene la iguiente expeión: 4.44 φ e e E f N (1.1) Donde Ee e el voltaje inducido en el etato, f la fecuencia de la coiente en el etato, Ne el númeo de vuelta de lo enollado y _ el flujo total en el entehieo. Si e depecia la caída de tenión en la bobina del etato entonce e tiene que el voltaje inducido debe e igual al voltaje aplicado, y po lo tanto e depende que: φ e e (1.) V f N e V K f uego i e deea mantene el flujo contante e debe mantene la elación V/f contante. 39

40 a ecuación de toque (1.18) e puede ecibi de la iguiente manea i e depecia la eitencia del etato Re y el delizamiento e pequeño. T R V e R R ω Ve 3 3 K ω ω R ω eq ω ( R ω eq) ω (1.3) Como e puede obeva de la ecuación (3.6), i e mantiene el flujo contante (V/f cte), entonce, paa delizamiento pequeño, el toque e popocional a la fecuencia otóica (ω), que e genealmente la zona donde e opea el moto de inducción. Ve Figua 1.4 Figua 1. 4 Cuva de Opeación Típica de un moto de inducción. uego contolando (ω ) e puede contola la poición de eta ecta, o la velocidad del moto. a fecuencia de la coiente en el oto (ω ) eta elacionada con ω a tavé del delizamiento po: ω. ω (1.4) 4

41 Figua 1.5 Punto de Opeación de un moto de inducción con contol Ecala. En la Figua 1.6 e mueta el equema báico de un itema de contol ecala en lazo abieto. En la páctica ete itema de contol genealmente e implementa utilizando una cuva V/f, la cual entega la elación neceaia ente el voltaje y la fecuencia de entada paa mantene el flujo contante. Eta cuva poee una compenación de voltaje paa baja fecuencia debido a que la caída de tenión, en la eitencia de lo devanado del etato, ya no e depeciable fente a la caída en la inductancia de eto devanado. A eta compenación e le denomina compenación I R y e neceaia paa mantene el flujo contante en baja velocidade. Si e deea un itema de contol de velocidad má pecio e debe ealimenta la velocidad. En la Figua 1.7 e mueta un itema de contol de velocidad ealimentado, y contolado po fecuencia de delizamiento. Donde la eñal de velocidad del moto e etada de una efeencia poduciéndoe aí un eo popocional a la fecuencia de delizamiento de la máquina. El contolado PI pocea ete eo intentando anulalo, e deci intenta hace el delizamiento igual a ceo aumentando la fecuencia de opeación de la máquina. Clao eta que el delizamiento de la máquina nunca llega a ceo, peo el eo ente la efeencia y la velocidad del moto i. 41

42 Figua 1.7 Equema de un contol Ecala en lazo ceado po contol de fecuencia de delizamiento. El itema implementado en ete tabajo e baa en el itema de contol ecala hata aquí decito, peo en luga de hace uo de una cuva V/f, e decidió medi el flujo en el entehieo diectamente, y contola el voltaje y la fecuencia de manea de mantene ete flujo contante y cecano a u valo nominal. Se decidió implementa ete itema debido a que peentaba un contol má exacto a baja velocidade, ya que no ea neceaia una compenación I R, o eta e ealizaba automáticamente. El poblema de eta vaiación al itema de contol ecala cláico adica en que e debe inteveni la máquina paa intala el eno de flujo. En el iguiente capítulo e explica ete itema de contol en pofundidad. 4

43 9. SISTEMA DE CONTRO. El itema de contol que e implementó en ete tabajo e un contol ecala típico en el cual, en luga de hace uo de una cuva V/f paa detemina el flujo en el entehieo, e utiliza un eno paa medi éte diectamente. En la Figua 1.8 e puede obeva el itema de contol implementado en lazo abieto. Mediante una epia de cobe inetada en la anua del etato e mide una eñal popocional al flujo en el entehieo. Eta eñal de flujo e compaada con un valo de efeencia (valo de flujo nominal u oto) y el eo ente amba eñale e poceado po un contolado PI, paa mantene el flujo lo má cecano poible a u valo nominal o de efeencia. Figua 1.8 Sitema de Contol Implementado en lazo abieto. Como e obeva en la Figua 1.8 la alida del contolado e una eñal de voltaje que e utiliza como efeencia paa contola el inveo. a eñal de fecuencia paa el inveo e obtenida de la efeencia de velocidad que ingea el uuaio. De eta manea no e neceaia una compenación I R o una cuva V/f, ya que automáticamente el contolado PI ajuta el voltaje paa mantene, a una fecuencia dada, el flujo lo má cecano a u valo nominal u oto valo ecogido paa la opeación. 43

44 1. ESTRATEGIAS DE CONTRO Con el contol a lazo abieto del moto de inducción a fecuencia vaiable, e puede obtene un accionamiento a velocidad vaiable atifactoio cuando el moto tabaja a valoe etable del pa, in mucho equeimiento obe la velocidad. Cuando lo equeimiento del accionamiento neceitan de una epueta dinámica ápida, de alta exactitud en la velocidad o de contol del pa, el contol a lazo abieto no binda eta poibilidad. E po eo que e hace neceaio opea el moto en lazo ceado, cuando la opeación en égimen dinámico del accionamiento epeenta un papel fundamental en lo indicadoe del itema en el que él e pate. El pa depende igualmente del flujo del entehieo y de la velocidad del moto, hecho ete que complica el dieño del itema de contol en lo motoe de inducción, no iendo aí en u conta pate, el moto de CD, donde el conmutado pemite un contol independiente del flujo y el pa, a cota del cual etinge la potencia y velocidad del moto, aumenta la inecia, la longitud axial y neceita mantenimiento peiódico. Con lo motoe de altena, alimentado con convetidoe de fecuencia, el conmutado e eliminado, a un conideable coto y complejidad, in embago, han ido popueta vaia técnica de contol de la velocidad del moto de inducción. Eto equema, de foma geneal, e pueden claifica en do categoía: I) Contol Ecala: (1) Contol Voltaje Fecuencia (V/F). () Contol de la coiente del etato y de la fecuencia del delizamiento (o implemente Contol del Delizamiento). II) Contol Vectoial: (1) Contol po Campo Oientado (FOC): (a) Método Indiecto. (b) Método Diecto. 44

45 () Contol Diecto del Pa y Contol Vectoial del Flujo del Etato (DTC). 1.1 CONTRO VOTAJE FRECUENCIA Paa genea la mayo poible elación de pa po ampee en la coiente del etato, y de aquí la mejo utilización poible de la capacidad de coiente diponible del accionamiento, el flujo debe pemanece contante y cecano a u valo nominal aún cuando la condicione de opeación vaíen. Paa loga tabaja a flujo contante e puede ajuta, paa cada condición de opeación, do paámeto contolable, que on la amplitud y fecuencia del voltaje de alimentación. Un imple equema de Contol Voltaje Fecuencia, también conocido como V/F, e mueta en la figua 1.9 En ete tipo de contol la elación ente la magnitud del voltaje y la fecuencia e conoce como ley de mando. o pimeo convetidoe que utilizaon eta técnica ólo pemitían un magen muy limitado de velocidade poque al mantene contante la elación V/F no e ha tenido en cuenta que lo devanado también tienen eitencia óhmica, que no vaía con la fecuencia. El eultado e que a baja fecuencia diminuye el pa. Una poible olución e aumenta un poco má la tenión a fecuencia baja, o aumentala en popoción al conumo y la eitencia de lo devanado. En lo ventiladoe y la bomba centífuga apena e neceita paa baja velocidade y lo que uele hacee e educi má la tenión paa conumi meno enegía. Mucho inveoe pemiten elecciona la elación ente la tenión y la fecuencia egún ea la caga mecánica. 45

46 Figua 1.9 Contol de velocidad V/F con egulación de la fecuencia del delizamiento. a técnica de contol V/F etán baada en lo modelo etático del moto de inducción paa la opeación a flujo contante. 1. Contol del Delizamiento Un típico itema de contol de un moto de inducción alimentado po un inveo egulado po coiente e mueta en la figua 1.3 En eta técnica de egulación la efeencia tifáica de coiente, on compaada con lo valoe intantáneo de la coiente del moto. El eo en la entada a lo Reguladoe de Coiente y Geneación de PWM. a amplitud de la efeencia de coiente e obtienen del bloque Geneado de Funcione y la fecuencia e obtiene de la adición de la eñal de fecuencia del oto, que e obtiene mediante la medición de la velocidad con un encode y la eñal de la fecuencia del delizamiento. a fecuencia del delizamiento e obtiene de la alida del egulado de velocidad o de una tabla con lo valoe optimizado del delizamiento, en el cao de accionamiento con contol del pa. 46

47 o Reguladoe de Coiente y Geneación de PWM pueden e eguladoe hiteéico o eguladoe popocionale integale (PI) con compaación con ampa (método ubocilatoio), aunque también e pueden utiliza ota técnica de egulación. Ete lazo intemedio de coiente, que uualmente debe tene un ancho de banda gande, hace que el inveo e compote como fuente de coiente, iendo la técnica de modulación PWM utilizada en lo convetidoe po voltaje. En ete cao e dice que el inveo etá tabajando en modo de contol de coiente (Cuent Contol Mode o implemente CCM), también e conoce con el nombe de inveo PWM egulado po coiente (Cuent Regulated Pule Width Modulation o implemente CRPWM). Figua 1.3 inveo con contol de fecuencia del delizamiento. 47