Bienvenidos al módulo tres del curso de dimensionado de convertidores de frecuencia de baja tensión. Este módulo presenta cálculos de ejemplo para el

Transcripción

1 Bienvenidos al módulo tres del curso de dimensionado de convertidores de frecuencia de baja tensión. Este módulo presenta cálculos de ejemplo para el dimensionado de sistemas dinámicos. 1

2 Tras completar este módulo, podrá calcular valores de potencia y de par para seleccionar un convertidor y un motor para una aplicación dinámica. 2

3 La potencia mecánica de salida de un motor se puede calcular a partir de los valores de velocidad y de par. La potencia de entrada de un motor se puede calcular a partir de los valores de la tensión, la intensidad y el factor de potencia. 3

4 La eficiencia de un motor es su potencia de salida dividida por su potencia de entrada. En el cálculo de la potencia de salida de un motor de CA en el punto nominal, hay que considerar la eficiencia y el factor de potencia. 4

5 Una de las ecuaciones fundamentales de un motor eléctrico es la ecuación del par de aceleración. El par del motor está formado por una componente dinámica y una componente de carga. La componente dinámica cambia la velocidad. Si la carga es más alta, la capacidad del motor es menor para la componente dinámica de cambio de velocidad. 5

6 Aquí se presentan las fórmulas para calcular el par total en aceleración. La componente dinámica del par cambia la velocidad del motor. La componente dinámica se calcula tal como se muestra aquí. Si convertimos el término de la aceleración de giro a forma lineal, obtenemos la segunda ecuación. Si sustituimos la componente dinámica en la ecuación del par total del motor, llegamos a la tercera ecuación. A partir de ella, podemos calcular el par total necesario en la aceleración. 6

7 Las diapositivas siguientes presentarán dos ejemplos para calcular los tiempos de aceleración y deceleración de un sistema dinámico. Consideremos el primer ejemplo: el momento de inercia total del sistema es 3 kilogramos-metro cuadrado, y el par de carga constante es 50 newtonsmetro. Cuál es el par necesario para acelerar el motor de 0 a 1000 rpm en 10 segundos? El par total necesario para la aceleración es la suma de las componentes dinámica y de carga. La suma calculada es 81,4 newtons-metro. 7

8 Siguiendo con el primer ejemplo, si se desconecta la alimentación eléctrica a 1000 rpm, cuán rápidamente decelerará el motor hasta cero? Cuando se desconecta la alimentación, el motor decelera a causa del par de carga. El par de carga es 50 newtons-metro. Por lo tanto, el tiempo calculado para la deceleración hasta cero es 6,28 segundos. 8

9 Pasemos ahora al tema del momento de inercia y engranajes: El momento de inercia, J, acostumbra a ser facilitado por los fabricantes de motores y máquinas. Este valor se da en kilogramos-metros cuadrados. Aquí se presentan las fórmulas para el momento de inercia y la energía de un cilindro. Su momento de inercia es linealmente proporcional a su masa y cuadráticamente proporcional a su radio. 9

10 Los engranajes se usan para reducir la potencia, el par y el momento de inercia. 10

11 El ejemplo siguiente se refiere a una aplicación de un ventilador. Esta gráfica representa las características de carga del ventilador. 11

12 Estos son los valores de un motor seleccionado para accionar el ventilador. También se muestra el momento de inercia del ventilador. Ahora calcularemos el par nominal, la eficiencia nominal y los tiempos de aceleración y deceleración del motor. 12

13 Para este ejemplo, calcularemos el par nominal y la eficiencia nominal del motor. 13

14 Con las ecuaciones, calcularemos el par nominal y la eficiencia nominal del motor. El par nominal del motor es 1060 newtons-metro y la eficiencia es 0,

15 El siguiente ejercicio será estimar el tiempo de arranque de velocidad 0 a velocidad 100% (991 rpm) si la aceleración se realiza con el par nominal. 15

16 Para calcular el tiempo de aceleración, dividimos en 10 sectores el rango de velocidad que hemos mostrado antes en la gráfica. Luego calcularemos el tiempo para cada sector. El tiempo de aceleración para cada sector se calcula usando la fórmula. En cada sector se usa el valor medio del par de carga. Por ejemplo, en el sector 1 el par de carga medio es ,9%, dividido por 2, lo que da 16,45%. El par dinámico de aceleración es el par nominal menos el par de carga, que resulta ser igual a 83,55%. 16

17 Aquí se muestran los cálculos de tiempo para cada uno de los 10 sectores. 17

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19 El tiempo total de aceleración es la suma de los tiempos de todos los sectores: 186,8 segundos. La anchura del sector afecta a la precisión de este tipo de aproximación. Cuanto más pequeña sea la anchura, mayor será la precisión. 19

20 En el tercer ejercicio se trata de estimar el tiempo de deceleración de velocidad 100% a 0%, suponiendo que el par de frenado medio en todo el rango de velocidad es 4,5%. 20

21 En este ejercicio, el rango de velocidad se divide, nuevamente, en 10 sectores. El tiempo de deceleración para cada sector se calcula usando la fórmula. Nuevamente, se utiliza el par de carga medio en cada sector. Por ejemplo, en el sector 10 el par de carga medio es 81,45%. El par de frenado es 4,5% negativo, lo que significa que aumenta el par de frenado total. El par dinámico de deceleración es, por lo tanto, 85,95%. 21

22 Los tiempos de deceleración para cada uno de los 10 sectores se calculan como en el caso anterior. 22

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24 El tiempo total de deceleración es 383,7 segundos. 24

25 Gracias por su atención. 25