Variadores de Velocidad-8
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REFLEXION DE VOLTAJE
Una onda de voltaje viajando a través de una línea de transmisión es reflejada desde la transición de la impedancia de la linea y de la impedancia de la carga al final de la línea
Si no hay diferencia de impedancias no hay reflexión de onda
Si hay una gran diferencia la amplitud de la onda reflejada puede acercarse al valor de la onda original
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REFLEXION DE VOLTAJE
Debido a que la impedancia del motor es mayor que la impedancia del cable de conexión, la teoría de transmisión de ondas predice una reflexión de voltaje
La impedancia de motores grandes es menor que la de motores pequeños, por lo tanto el efecto de reflexión es menor en motores grandes
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LONGITUD CRITICA
Valores típicos oscilan entre 25 y 200 pies para IGBT
Si el cable del motor es mayor a la longitud crítica, el tiempo del pulso en llegar al motor es mayor a la mitad del tiempo de disparo y el voltaje reflejado se suma al siguiente pulso
Si la impedancia del motor es muy grande se puede duplicar fácilmente el voltaje en los terminales del motor
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VOLTAJE REFLEJADO
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SOBRE OSCILACION
La inductancia y capacitancia de los cables, el motor y el variador pueden formar un circuito resonante donde los pulsos de voltaje pueden formar una sobreoscilación
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SOBRE OSCILACION
Combinado con el fenómeno de reflexión se puede obtener voltajes de más del doble del voltaje DC
Para motores de 440V se pueden originar voltajes pico superiores a 1400V
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VOLTAJE REFLEJADO
El voltaje pico crece rápidamente hasta la longitud crítica de cable
Luego el crecimiento es más suave
Motores grandes tienen un menor voltaje pico debido a su menor impedancia
La frecuencia de conmutación también afecta el voltaje pico
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GRADIENTE DE VOLTAJE
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GRADIENTE DE VOLTAJE
El gradiente de voltaje es la velocidad con que se genera el pico de voltaje reflejado
Se define entre el 10% y el 90% del voltaje pico desarrollado
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EFECTO CORONA
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EFECTO CORONA
Campos eléctricos intensos pueden ionizar el gas (aire-barniz) alrededor del bobinado del motor
Si dos fases del motor pasan una al lado de la otra, pueden ocasionar un arco que vá degradando el aislamiento del motor
Para motores estándar el nivel de aislamiento es de 1000V, y para Inverter Duty Motors es de 1600V, para tensiones de trabajo menores a 600V.
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EFECTO CORONA
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BOBINAS DE MOTOR
Son inductancias que se instalan en serie con el motor Incrementan el tiempo de disparo y con ello la longitud crítica
del cable. Reducen el voltaje pico sólo dentro de la longitud crítica de
cable A menos que se instalen dentro del variador, los bobinas de
motor ocupan mucho espacio Originan una caída de tensión en el motor con lo que disminuye
su eficiencia y factor de potencia Si no son parte del equipo original de fábrica son difíciles de
dimensionar debido al gran espectro de frecuencias de salida del variador
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FILTROS SENOIDALES
Consiste en circuitos RL o LC filtro pasa bajos
Incrementa el tiempo de disparo y disminuye el gradiente de voltaje mejor que las bobinas de motor
Producen una caída de tensión despreciable menor a 1.5%
Es recomendable su uso para instalaciones de gran longitud de cable de motor
Tienen un costo ligeramente mayor que las bobinas de motor
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TERMINACIONES DE CABLE
Si la impedancia del cable es igual a la del motor no se produce reflexión de voltaje
Se dimensiona para cada aplicación pues se requiere conocer la impedancia del motor y la del cable de la instalación
Se colocan en el motor por lo que pueden representar un problema de espacio en su instalación
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LONGITUD DE CABLE
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ARMONICOS
Los armónicos de corriente y voltaje son creados por cargas no lineales en un sistema de distribución
Todos los convertidores electrónicos de potencia incrementan los disturbios armónicos inyectando corrientes armónicas en el sistema
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DEFINICIONES
Distorsión Armónica Total
Factor de Potencia
Factor de Potencia de Desplazamiento
DEFINICIONES
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SUMA DE CORRIENTES
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FUENTES DE DISTORSION ARMONICA
Cargas no lineales comunes son arrancadores de estado sólido, variadores de frecuencia, computadoras, maquinas de soldar, lámparas electrónicas, UPS
Pueden causar sobrecalentamiento de cables, transformadores, generadores, condensadores, parpadeo de luces, disparo de interruptores, falsa lectura de medidores, etc.
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COMO REDUCIR ARMONICOS
Los armónicos se pueden reducir por medio de modificaciones estructurales en el variador de frecuencia o mediante filtros externos
Estas modificaciones pueden ser el uso de rectificadores de 12 o más pulsos, rectificadores controlados o filtros internos al variador de frecuencia
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FACTORES Y SUS EFECTOS
CAUSAS CONSECUENCIAS
Motor más grande Mayor contenido de armónicos
de corriente
Mayor carga en el motor Maryor contenido de armónicos
de corriente
Mayor inductancia AC o DC Menor contenido de armónicos
de corriente
Mayor número de pulsos del
rectificador
Menor contenido de armónicos
de corriente
Transformador más grande Menor contenido de armónicos
de voltaje
Menor impedancia del
transformador
Menor contenido de armónicos
de voltaje
Mayor capacidad de
cortocircuito del sistema
Menor contenido de armónicos
de voltaje
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RECTIFICADORES