Convertidor de fase digital para motor trifásico

El convertidor de fase digital para motor trifásico, permite el funcionamiento de un motor trifásico a partir de una alimentación monofásica.

Convertidor de fase digital  para motor trifásico

Antiguamente estábamos limitados al conectar un motor trifásico a una fuente monofásica (bifásica con referencia de las 2 líneas vivas al conductor de  tierra), requeríamos el empleo de un capacitor, sin obtener nunca resultados satisfactorios.

Arranque de motor trifásico a partir de fuente monofásica

Conectando un capacitor no obtenemos desfasamiento equilibrado, por lo que este sistema solo se empleaba para pruebas del motor en taller.

Hoy en día existen en el mercado convertidores de fase alimentados solo con voltaje monofásico, que  emplean modernos  componentes  de electrónicos de potencia. 

Diagrama de convertidor de fase digital para motor trifásico

El generador de fase digital, surge como opción a partir de los controladores electrónicos de velocidad variable para motores trifásicos.

Estos controladores de  frecuencia ajustable trasforman la corriente alterna en directa, utilizan un microprocesador en el control de elementos electrónicos de potencia, para  crear  frecuencia variables, la que les permite variar  la velocidad del motor.

Necesitan  crean las tres fases que requiere el motor trifásico,  y lo hacen a partir de corriente directa.

Diagrama de potencia de un controlador de velocidad variable para motor trifásico

Es en la primera etapa, en el rectificado donde está  la diferencia.

Diagrama de potencia de un generador de fase electrónico  para motor trifásico

En México no son muy utilizados los convertidores de fase digital, también usamos poco los convertidores de frecuencia  en la opción monofásica. La razón principal es que de manera industrial no tenemos problema para obtener voltajes trifásicos.

Opciones de alimentación de convertidor de frecuencia

Otra de las  funciones  del convertidor de frecuencia, es  crear el desfasamiento de 120 grados eléctricos entre las  tensiones generadas.

Diagrama de convertidor de frecuencia con alimentación monofásica 

Los convertidores de frecuencia son generadores de fase digital, y parte importante en el estudio de la mecatrónica.

 Los profesionales técnicos deberán tener conocimiento en electrónica de potencia, seguir las recomendaciones del manual de usuario del equipo, para no poner en riesgo personal y equipos.

Alumnos de Mecatrónica del Centro Mexicano-Francés del CONALEP, en Gómez Palacio, Durango.

Arranque y paro de un motor eléctrico trifásico con convertidor de frecuencia.

El arranque y paro  de un motor eléctrico trifásico con convertidor de frecuencia, se  puede realizar de modo  local y de modo a distancia.

Arranque y paro  de un motor eléctrico trifásico con convertidor de frecuencia

De modo local se arranca y para con el panel de control.

Botones de mando  en panel de operación

En el  modo a distancia  se desmonta el panel de control cuando es móvil,  y con un cable de extensión puede colocarse retirado del micro controlador.

Otros modos de control a distancia son por botones pulsadores y por mando por computadora.

Panel de operación montado en puerta de gabinete de control.

Los controles a distancia se emplean por normas de seguridad ya que protegen  al operario de tener contacto con voltajes altos.

Variador de velocidad para motor de 100 H.P. Para la industria metalúrgica  de la comarca lagunera.

Los  botones pulsadores son entradas digitales (1/0) y son muy utilizados para mandar a distancia.

Mando a distancia por botones pulsadores 

 En los sistemas automatizados, son mandados mediante computadoras y controles lógicos programables "PLC", es el mejor medio para sacarles provecho a sus  múltiples funciones,   ya que nos permite supervisar y registrar  información  valiosa proporcionada por este equipo.  

Mando a distancia por computadora

Así como el variador de frecuencia tiene múltiples  funciones, la vida nos regala compañeros de viaje con múltiples virtudes, dos iconos del Centro Mexicano-Francés del CONALEP de Gómez Palacio, Durango.  Son  La  Maestra Clotilde Orrante Salas y La Licenciada María Sara Astorga Quiñones.

Maestra Clotilde Orrante Salas y Licenciada María Sara Astorga Quiñones, dos valores de nuestro plantel CMF 146 del CONALEP

Han formado con cariño muchas generaciones de alumnos exitosos de la especialidad de Asistente Directivo.

 Mi saludo con aprecio y admiración para Cotita y Sarita.

Y para no variar los saludos van con besitos para la maestra Cotita.

Control de la velocidad de motor trifásico por variación de frecuencia.

Para  el control de la velocidad de motor trifásico por variación de frecuencia se utiliza un micro controlador “Micro Driver “, con un sistema de conversión de potencia  de estado sólido.

Control de la velocidad de motor trifásico por variación de frecuencia.

Años atrás el motor de corriente directa dominaba cuando se requería velocidades ajustables.

Los motores trifásicos dependían del número de polos, su construcción física limitaba a fabricar motores de  solo 2 velocidades. 

Velocidad ajustable de un motor

En aquellos  tiempos se colocaban resistencias variables (reóstatos) en el control de velocidad de los motores de corriente continua.

En la figura un reóstato conectado en un motor serie, limita el voltaje que alimenta al motor haciéndolo girar mas lento a medida que se le agrega resistencia.

Métodos similares de ajuste de velocidad para motores trifásicos anteriormente eran un sueño.

Máquina de velocidad ajustable con motor de corriente alterna

La conversión de potencia hoy en día es posible a los  avances de la electrónica de potencia, y del control con el  microprocesador.

En un control de velocidad de frecuencia variable se emplean tres etapas principales.

Etapas de un control de velocidad de frecuencia variable

Es necesario transformar la energía altera trifásica en energía de corriente directa (etapa del rectificador), un circuito de filtrado (etapa intermedia)  trasforma esta corriente continua de media onda en corriente directa.

Por último  un circuito convierte la corriente directa  en corriente alterna (etapa del inversor).

La etapa inversora es la convertidora de frecuencia, objetivo principal del equipo, por que en México la palabra técnica  para  llamarlo es  “INVERSOR”.

Diagrama de potencia  de un control de velocidad de frecuencia variable

En la etapa generadora de frecuencia variable (inversor), un microprocesador controla el paso de la corriente por transistores (IGBT) especiales de ultima generación.

En  el transistor bipolar de puerta aislada  (Insulated Gate Bipolar Transistor) se obtiene una modulación  por ancho de impulsos con frecuencia de pulsos seleccionados.

Algunos de los ajustes vienen de fábrica, y por medio de un panel de operación o empleando una  computadora personal con programas especiales, podemos realizar ajustes  para obtener la velocidad requerida. 

Entradas digitales de control para convertidor de frecuencia con modulación por ancho de impulsos

En panel de  la marca SIEMENS hay 2 opciones. El panel de operación básica (BOP)  y  panel de operación avanzada (AOP) y se compran por separado.

Mando por computadora personal de convertidor de frecuencia, en área de Mecatrónica de CONALEP de Gómez Palacio Durango.

El empleo de tecnologías de la información en los controles de instalaciones mecatrónicas , permite la comunicación sin conflictos por señales entre diferentes equipos, protocolos como PROFIBUS permiten que se  den ordenes de   controladores lógicos  programables (PLC)  a los variadores de frecuencia, términos como maestro o esclavo dan jerarquías  para que un equipo ordene a otro, y  protocolos como ETHERNET permiten que puedan trasmitirse los datos correctamente en redes de computadoras en grandes instalaciones.