SUSTITUCION DE AMPLIDINAS POR SISTEMA MODERNO DE …

Facultad de Ingeniería Eléctrica

Departamento de Electroenergética

SUSTITUCION DE AMPLIDINAS POR

SISTEMA MODERNO DE ACCIONAMIENTO

Autor: Frank Pujol Humbert

Tutor: Dr. Carlos de Leon Benites

Santa Clara

2014

"Año 56 de la Revolución"

Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas

Facultad de Ingeniería Eléctrica

Departamento de Electroenergética

TRABAJO DE DIPLOMA

Sustitución de amplidinas por sistema moderno de

accionamiento

Autor: Frank Pujol Humbert

E-mail: [email protected]

Tutor: Dr. Carlos de Leon Benites

E-mail: [email protected]

Santa Clara

2014

"Año 56 de la Revolución"

Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central

“Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad

de Ingeniería Eléctrica, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los

fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser

presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.

Firma del Autor

Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de

la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un

trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.

Firma del Autor

Firma del Jefe de Departamento

donde se defiende el trabajo

Firma del Responsable de

Información Científico-Técnica

i

PENSAMIENTO

“Los sabios son los que buscan la sabiduría, los necios

piensan ya haberla encontrado.”

Napoleón Bonaparte

(1769 – 1821); emperador de Francia.

ii

DEDICATORIA

A mis padres que me han brindado su amor, confianza e

incondicionalidad durante toda mi vida y en especial durante

estos cinco años de estudios.

A mis abuelos por brindarme su amor y dedicación en todo

momento que lo he necesitado.

A toda mi familia, por haberme apoyado en los momentos

más difíciles que he pasado en mi vida.

iii

AGRADECIMIENTOS

A mis padres, a mis abuelos, y a toda mi familia en general

sin los cuales nunca hubiese podido llegar a donde estoy. A

todos mis amigos que me han ayudado durante esta etapa de

mi vida.

A mi tutor Dr. Carlos de Leon Benites por su apoyo durante la

confección de la tesis.

Quiero agradecerle a la Ing. Lesyani Leon Viltre y a todos

aquellos que de una forma u otra han contribuido a la

realización de este trabajo.

A mis profesores en todos los niveles de enseñanza y en

especial a los de la universidad, por su significación en mi

formación como profesional.

iv

RESUMEN

Debido a la obsolescencia del sistema de accionamientos en aplicaciones

específicas de la DAAFAR que emplean amplidinas, en el presente trabajo se

realiza un estudio técnico de sustitución de las mismas por accionamientos de

nueva generación contribuyendo así al mejoramiento de las prestaciones de los

equipos con el consecuente uso eficiente de la energía.

v

TABLA DE CONTENIDOS

PENSAMIENTO .................................................................................................................... i

DEDICATORIA .................................................................................................................... ii

AGRADECIMIENTOS ....................................................................................................... iii

RESUMEN ........................................................................................................................... iv

INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 1

CAPÍTULO 1. Sistemas de control de accionamientos modernos disponibles

para el reemplazo de amplidina ......................................................................................... 3

1.1 Conceptos fundamentales. .................................................................................. 3

1.1.1 Amplidina. Funcionamiento. ......................................................................... 3

1.1.2 Utilización en el montaje del arma. ............................................................. 6

1.1.3 Aplicaciones. ................................................................................................... 7

1.2 Variadores de frecuencia. .................................................................................... 9

1.2.1 Funcionamiento de un variador de frecuencia. ......................................... 9

1.3 Tipos de convertidores. ...................................................................................... 11

1.3.1 Convertidores ca/cc o rectificadores. ........................................................ 11

1.3.2 Convertidores cc/cc. .................................................................................... 11



vi

1.4 Inversor. ................................................................................................................ 12

1.5 Tipos de control de velocidad. ........................................................................... 14

1.5.1 Control manual de velocidad. ..................................................................... 14

1.5.2 Control automático de velocidad. .............................................................. 14

1.6 Rectificadores para convertidores de frecuencia: .......................................... 14

1.6.1 Rectificadores no controlados de tensión fija. ......................................... 14

1.6.2 Rectificadores controlados de tensión variable....................................... 16

1.7 Circuito intermedio. ............................................................................................. 17

1.8 Ondulador. ............................................................................................................ 17

1.9 Funcionamiento del motor asincrónico alimentado por convertidores de

frecuencia. ....................................................................................................................... 19

1.10 Parámetros para seleccionar el modelo de un variador de frecuencia. .. 22

1.11 Aplicaciones de los Variadores de frecuencia. ........................................... 25

1.12 Problemas típicos de los variadores de frecuencia al ser usados con

motores de inducción. ................................................................................................... 27

1.13 Conclusiones parciales. .................................................................................. 28

CAPÍTULO 2. Análisis matemático para determinar el sistema de control a

emplear por amplidinas ..................................................................................................... 29

2.1 Descripción de la instalación objeto de estudio. ............................................ 29

2.2 Procedimiento de cálculo del accionamiento moderno para sustituir

amplidina. ........................................................................................................................ 30

2.3 Análisis de los resultados................................................................................... 38

2.4 Conclusiones parciales....................................................................................... 39

2.5 Conclusiones Generales. ................................................................................... 39

vii

RECOMENDACIONES ..................................................................................................... 40

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................................ 41

1

INTRODUCCIÓN

Actualmente en nuestro país se hace indispensable el cambio y mejora del

armamento militar. Por tal motivo es imperativo abocarse a programas de

modernización de los implementos bélicos, no con el afán de llevarnos a una

carrera armamentista, sino porque nuestros soldados deben estar dotados con

las herramientas adecuadas para cumplir con su papel a cabalidad, las opciones

son variadas pero en todo caso la mayor limitante es el costo, por lo que el

estudio sobre este tema debe incrementarse en función de buscar lo más

conveniente, ya que no se trata solamente de mejorar el equipamiento, sino

también de alcanzar un nivel cualitativo que nos permita seguridad.

Las máquinas de corriente continua conocidas como amplidinas o rototroles, se

usan como amplificadores de potencia. Estos amplificadores electrodinámicos se

utilizan a menudo en servomecanismos y otros sistemas de control, como es el

caso del sistema de giros de las rampas de señales y misiles presentes en el

país.

Hipótesis de la investigación.

El gran desarrollo que ha tenido la electrónica de potencia hoy en día en los

equipos de accionamientos modernos, ha hecho que estos sean cada vez más

competitivos, económicos y eficientes en el control de velocidad. Dado que el

sistema de amplidinas representa un gasto energético considerable, sumado a la

alta ineficiencia del mecanismo en general, el uso de accionamientos capaces

CAPÍTULO 1. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA 2

de revertir la problemática existente, puede representar importantes ventajas

técnico económicas en las instalaciones candidatas a tales aplicaciones.

De acuerdo con esta hipótesis se deriva el objetivo general de este trabajo:

Diseñar un sistema de accionamiento moderno para la sustitución de amplidinas en equipamiento de reserva de las FAR.

Se establecen los siguientes objetivos específicos:

1. Evaluar la actualidad de empleo de los sistemas de accionamiento capaces

de sustituir las amplidinas.

2. Identificar las diferentes tecnologías de convertidores que se comercializan

en la actualidad.

3. Investigar los diferentes procedimientos que se emplean para el diseño y

cálculo de un sistema con requerimientos de velocidad variable.

4. Evaluar un sistema de accionamiento moderno en sustitución de las

amplidinas utilizadas en la actualidad.

5. Evaluar factibilidad económica de la propuesta desarrollada.

El trabajo está estructurado:

Capítulo 1: Sistemas de control de accionamientos modernos disponibles para el

reemplazo de amplidinas.

Capítulo 2: Análisis matemático para determinar el sistema de control a emplear

por amplidinas.


CAPÍTULO 1. Sistemas de control de accionamientos modernos

disponibles para el reemplazo de amplidina

1.1 Conceptos fundamentales.

Una amplidina es un amplificador electromecánico inventado durante la Segunda

Guerra Mundial por Ernst Alexanderson. Por lo general es un motor de CA que

conduce el flujo eléctrico a un generador de corriente continua con modificaciones

para aumentar la ganancia de potencia disponible. Una pequeña señal eléctrica

puede controlar la posición de un gran motor utilizando este enfoque. [12]

1.1.1 Amplidina. Funcionamiento.

Una amplidina es un tipo especial de motor-generador que utiliza la regeneración

para aumentar su ganancia. La energía viene desde el motor, y la potencia de

salida se controla mediante el cambio de la corriente de campo del generador. En

un generador típico de los cepillos de carga se posicionan perpendicularmente al

flujo de campo magnético. Para convertir un generador a un amplidina, lo que

sería normalmente los cepillos de carga están conectados entre sí y la salida se

toma de otro conjunto de cepillos que son paralelas con el campo. Los cepillos

perpendiculares se llaman ahora los cepillos cuadratura. Este simple cambio

puede aumentar la ganancia por un factor de 10.000 o más. [11]

El amplidino es un generador de corriente continua, en la cual una pequeña

cantidad de corriente suministrada a un campo de control sirve para controlar la

salida del generador y la respuesta es casi proporcional a la entrada del campo de

control. La amplidina es un amplificador de corriente continua que puede

suministrar grandes cantidades de corriente. El amplificador funciona sobre el

principio de la reacción de la armadura. En la figura (1.1), NN y SS son los polos

convencionales norte y sur de un generador de corriente continua, con cavidades

centrales. BB son las escobillas usuales colocadas en ángulos rectos a los ejes


polares de NN y SS. Un devanado de control CC de baja capacidad, quizá apenas

de 100 W, está devanado sobre los polos de campo. En la figura, por sencillez, se

muestra el devanado de control en un solo polo. Las escobillas BB están en corto

circuito, por lo cual una pequeña fuerza magnetomotriz (fmm) de excitación en el

campo de control produce una corriente de corto circuito a lo largo del eje de las

escobillas BB. Esta intensa corriente de corto circuito produce un intenso flujo AA

de reacción de la armadura a lo largo del eje de las escobillas BB. La armadura

que gira dentro de éste campo produce un alto voltaje a lo largo del eje de las

escobillas B´B´. La corriente de trabajo se toma en las escobillas B´B´ como se

muestra. En la figura la corriente de trabajo se ilustra sólo con las cruces y los

puntos que están dentro de los círculos. La corriente de corto circuito se ilustraría

con cruces colocadas en los conductores que quedan a la izquierda de las

escobillas BB y con puntos en los conductores que están a la derecha de ellas. [2]

Fig.1.1.Esquema del devanado de control de un solo polo de la amplidina.

Una pequeña corriente existente en el devanado de control produce alto voltaje y

corriente, como resultado de la intensa corriente de corto circuito en las escobillas


BB. Para que las escobillas B´B´ no pongan en corto circuito a los conductores

que cortan el flujo de los polos NN y SS, se le hacen cavidades a esos polos.

Además, la corriente de carga procedente de las escobillas B´B´ produce una fmm

de reacción de armadura en oposición al flujo A´A´ producido por el campo de

control CC. Si se deja sin compensación esta fmm, el flujo A´A´ y la salida de la

máquina ya no se determinaría por completo por el campo de control. Por ello, se

utiliza un campo de compensación FF´ en serie con la armadura, el cual neutraliza

la fmm de reacción de armadura que produce la corriente de trabajo. Para

sencillez de la ilustración, el campo de compensación se muestra sobre un solo

polo de campo. La amplidina es capaz de controlar y regular la velocidad, voltaje,

corriente y potencia con respuestas rápida y precisa. La amplificación es de

10´000 a 250´000 veces en máquinas de 1 a 50 kW nominales. Las amplidinas

con frecuencia, se utilizan en combinación con generadores Selsyns, y se

emplean para control de cañones y torres, y como controles precisos en muchas

aplicaciones industriales. [2]

Las máquinas de corriente continua conocidas como amplidinas o rototroles,

tienen varias bobinas de campo, se usan como amplificadores de potencia. Un

pequeño cambio en la potencia suministrada a una bobina de campo produce un

gran cambio en la potencia de salida de la máquina. La dirección de la diferencia

de corriente en la salida de los devanados de amplidinos cambia la polaridad de la

tensión, lo que determina el sentido de rotación del motor ejecutor. La corriente en

el inducido del motor ejecutor es proporcional al momento giratorio y por

consiguiente, a la aceleración angular del sistema. Estos amplificadores

electrodinámicos se utilizan a menudo en servomecanismos y otros sistemas de

control. [5]

Históricamente, amplidynes fueron uno de los primeros amplificadores de generar

una potencia muy alta, lo que permite el control de retroalimentación precisa de

maquinaria pesada. Los tubos de vacío de tamaño razonable, no pudieron


entregar el poder suficiente para controlar los motores grandes, pero los circuitos

de tubos de vacío que impulsan la entrada de un amplidina podrían utilizarse para

aumentar señales débiles hasta la potencia necesaria para impulsar los motores

grandes. En sistemas de radares y armamentos bélicos se ha utilizado este

enfoque. Amplidynes ahora son tecnología obsoleta. Dispositivos electrónicos

modernos para poder controlador en el rango de kilovatios incluyen MOSFET y

dispositivos IGBT. [4]

1.1.2 Utilización en el montaje del arma.

En su forma más simple, un sistema de seguimiento amplidina consiste en:

un transformador de control de sincronización.

un amplificador.

la amplidina motor-generador, que es similar a una unidad de control

de la sala Leonard.

el motor de seguimiento de CC que acciona la carga que se coloca.

Capítulo 10 de la Marina de los EE.UU. Manual Naval Ordnance y artillería,

Volumen 1 se explica el funcionamiento de la amplidina:

El transformador de control de sincronización recibe la señal de orden que indica

eléctricamente cuál debería ser la posición de la carga. El rotor del transformador

de control de sincronización se activa por el eje de la respuesta, que se orienta a

la carga y así lo indica la posición de la carga. La respuesta es sincronizada,

compara la posición de carga real con la posición ordenada y si los dos no están

de acuerdo que genera una señal de corriente alterna que se transmite al

amplificador, la diferencia angular entre las dos posiciones que se denomina el

error y la señal al amplificador es la señal de error. La señal de error indica por sus

características eléctricas el tamaño y la dirección del error. Si no existe ningún

error, el sistema se dice que está en correspondencia y la señal de error es cero.


Específicamente, la fase de la salida del transformador de control proporciona la

polaridad de la señal de error. Sensible a la fase demodulador, con la alimentación

de CA sincrónico como referencia, creó la señal de error de CC de la polaridad

requerida. [11]

1.1.3 Aplicaciones.

Amplidynes fueron utilizados inicialmente para ascensores eléctricos,

aceras móviles, para apuntar los cañones navales, y el radar de artillería

antiaérea como SCR-584 en 1942. Más tarde se utiliza para controlar los

procesos de acería.

Se utiliza para operar de forma remota las barras de control en los diseños

de los primeros submarinos nucleares.

Sistemas de control de locomotoras diésel-eléctricas. Los primeros ALCO

road-switcher locomotoras utilizan esta tecnología.

En los radares rusos las antenas también eran accionadas por motores de

corriente directa, para la alimentación de los mismos se utilizaban

amplidinas (amplificadores rotatorios electromecánicos), altamente

ineficientes desde el punto de vista energético, y muy engorrosos para el

mantenimiento. El sistema general de posicionamiento era también poco

preciso, pues como sensores de la posición de la antena usaban

sincroresolvers. En Cuba los radares antiguos usaban este sistema, debido

a su ineficiencia fueron sustituidos por la unificación de un convertidor-

motor (C-M) con ayuda de un troceador clase E. [1]


Fig.1.2

Modo de exploración de los radares de forma automática.

Sin duda alguna los accionamientos a base de motores eléctricos son los más

numerosos de la mayoría de las aplicaciones, y dentro de ellos los basados en

motores de corriente continua, estos han gozado de una total hegemonía en el

campo industrial durante décadas. Sin embargo los motores con menor nivel de

exigencias en el mantenimiento son los motores asíncronos de jaula de ardilla,

debido a que carecen de colector, tienen una relación peso-potencia mucho

menor que los de continua, y por tanto un coste significativamente más bajo. Por

estas razones, dada su capacidad de soportar sobrecargas y su elevado

rendimiento, es el motor más atractivo para la industria. Desde hace

aproximadamente 20 años el elevado desarrollo de la electrónica de potencia y los

microprocesadores, han permitido variar la velocidad de estos motores de una

forma rápida, robusta y fiable, mediante los reguladores electrónicos de velocidad.

La elección de la instalación de un convertidor de frecuencia como método de

ahorro energético supone: [7]

Reducción del consumo.


Mejor control operativo, mejorando la rentabilidad y la productividad de los

procesos productivos.

Minimizan las pérdidas en las instalaciones.

Ahorro en mantenimiento (el motor trabaja siempre en las condiciones

óptimas de funcionamiento).

1.2 Variadores de frecuencia.

Los variadores de frecuencia son sistema utilizados para el control de la velocidad

rotacional de un motor de corriente alterna. Un variador de frecuencia son

vertientes de un variador de velocidad, ya que llevan un control de frecuencia de

alimentación, la cual se suministra por un motor. Otra forma en que son conocidos

los variadores de frecuencia son como Drivers ya sea de frecuencia ajustable

(ADF) o de CA, VVVF (variador de voltaje variador de frecuencia), micro drivers o

inversores; esto depende en gran parte del voltaje que se maneje. [9]

1.2.1 Funcionamiento de un variador de frecuencia.

Se alimenta al equipo con un voltaje de corriente alterna (CA), el equipo primero

convierte la CA en corriente directa (CD), por medio de un puente rectificador

(diodos o SCR´s), este voltaje es filtrado por un banco de capacitores interno, con

el fin de suavizar el voltaje rectificado y reducir la emisión de variaciones en la

señal; posteriormente en la etapa de inversión, la cual está compuesta por

transistores (IGBT), que encienden y apagan en determinada secuencia (enviando

pulsos) para generar una forma de onda cuadrada de voltaje de CD a una

frecuencia constante y su valor promedio tiene la forma de onda senoidal de la

frecuencia que se aplica al motor. El proceso de conmutación de los transistores

es llamado PWM "Pulse Width Modulation" Modulación por ancho de pulso. [10]

(Fig.1.3)


Fig.1.3. Esquema operacional de un variador de frecuencia.

El proceso de conmutación de los transistores es llamado PWM "Pulse Width

Modulation" Modulación por ancho de pulso.

Fig.1.4. Forma de onda sinusoidal.

Al tener control en la frecuencia de la onda de corriente podemos también

controlar la velocidad del motor de acuerdo a la siguiente fórmula:

(1.1)

Donde:

Velocidad mecánica (rpm).

Frecuencia de alimentación (Hz).

Deslizamiento (adimensional).

Número de polos. [10]


1.3 Tipos de convertidores.

Los convertidores pueden clasificarse según diferentes criterios. Uno de los

criterios más utilizado, se basa en la agrupación según el formato de las energías

de entrada y salida. Básicamente y según este criterio pueden establecerse cuatro

grandes grupos:

1.3.1 Convertidores ca/cc o rectificadores.

Estos tipos de convertidores transforman corriente alterna, monofásica o trifásica,

en continua. Desde el punto de vista de los accionamientos, presentan una

importancia fundamental, ya que se utilizan de forma general en las máquinas

siguientes:

Máquinas de corriente directa.

Máquinas sincrónicas.

Máquinas asincrónicas.

1.3.2 Convertidores cc/cc.

Estos tipos de convertidores transforman un determinado valor de corriente

continua de entrada en uno distinto de salida, con la posibilidad de incluir, además,

aislamiento galvánico entre entrada y salida. Desde el punto de vista de los

accionamiento su campo de aplicación es el mismo que el de los convertidores

ca/cc, con la diferencia de que la fuente de energía no es alterna, sino continua.

Su utilización se restringe a sistemas embarcados, donde la distribución de

energía se realiza en corriente continua, o en algunas situaciones especiales, su

utilización combinada con los rectificadores no controlados permite diseñar

convertidores ca/cc con un mejor factor de potencia.


Estos convertidores reciben también el nombre de inversores. Básicamente,

realizan una conversión de corriente continua en corriente alterna, con la

posibilidad de poder controlar tanto la frecuencia como el valor eficaz de la tensión

o intensidad de salida, lo que les hace fundamentales para el diseño de

accionamientos basados en máquinas asíncronas y síncronas. Dado que


normalmente la distribución de energía se realiza en corriente alterna, suelen ir

asociados a un rectificador. Se utilizan también para acoplar al sistema eléctrico la

energía generada por los generadores eólicos, que se caracterizan por un motor

primario de velocidad muy variable.


Estos convertidores se utilizan para obtener un voltaje de salida de corriente

alterna variable a partir de una fuente de corriente alterna fija, además en el

diseño de arrancadores suaves para reducir la intensidad demandada durante el

arranque de los motores de inducción. En su estructura de control más básica, su

función es modificar el valor eficaz de la tensión de entrada, conservando su

frecuencia, aunque también puede conseguir una tensión de salida con una

frecuencia divisora de la de entrada. En este último caso reciben el nombre

específico de cicloconvertidores, habiendo obtenido durante la última década un

especial protagonismo en el diseño de sistemas de tracción eléctrica. [15]

1.4 Inversor.

Un regulador electrónico de velocidad está formado por circuitos que incorporan

transistores de potencia como el IGBT (transistor bipolar de puerta aislada) o

tiristores, siendo el principio básico de funcionamiento transformar la energía

eléctrica de frecuencia industrial en energía eléctrica de frecuencia variable. Esta

variación de frecuencia se consigue mediante dos etapas en serie. Una etapa

rectificadora que transforma la corriente alterna en continua, con toda la potencia

en el llamado circuito intermedio y otra inversora que transforma la corriente

continua en alterna, con una frecuencia y una tensión regulables, que dependerán

de los valores de consigna. A esta segunda etapa también se le suele llamar

ondulador. Todo el conjunto del convertidor de frecuencia recibe el nombre de

inversor. [8]


Fig. 1.5. Esquema ilustrativo de un convertidor de frecuencia.

El modo de trabajo puede ser manual o automático, según las necesidades del

proceso, dada la enorme flexibilidad que ofrecen los reguladores de velocidad,

permitiendo hallar soluciones para obtener puntos de trabajo óptimos en todo tipo

de procesos, pudiendo ser manejados por ordenador, PLC, señales digitales o de

forma manual. La mayoría de las marcas incluyen dentro del propio convertidor

protecciones para el motor, tales como protecciones contra sobreintensidad,

sobretemperatura, fallo contra desequilibrios, defectos a tierra, etc, además de

ofrecer procesos de arranque y frenados suaves mediante rampas de aceleración

y de frenado, lo que redunda en un aumento de la vida del motor y las

instalaciones. Como debe saberse, el uso de convertidores de frecuencia añade

un enorme potencial para el ahorro de energía disminuyendo la velocidad del

motor en muchas aplicaciones. Además aportan los siguientes beneficios:

Mejora el proceso de control y por lo tanto la calidad del producto. [6]

Se puede programar un arranque suave, parada y freno (funciones de

arrancador progresivo).


Amplio rango de velocidad, par y potencia. (Velocidades continuas y

discretas).

Bucles de velocidad.

Puede controlar varios motores.

Factor de potencia unitario.

Respuesta dinámica comparable con los drivers de DC.

Capacidad de by-passante fallos del variador.

Protección integrada del motor.

Marcha paso a paso (comando JOG).

1.5 Tipos de control de velocidad.

Con respecto a la velocidad los convertidores suelen permitir dos tipos de control:

1.5.1 Control manual de velocidad.

La velocidad puede ser establecida o modificada manualmente (display de

operador). Posibilidad de variación en el sentido de giro.

1.5.2 Control automático de velocidad.

Utilizando realimentación se puede ajustar la velocidad automáticamente. Esta

solución es la ideal para su instalación en aplicaciones en las que la velocidad

demandada varía de forma continua.

1.6 Rectificadores para convertidores de frecuencia:

1.6.1 Rectificadores no controlados de tensión fija.

El fenómeno de la rectificación se da porque los diodos van conmutando

cíclicamente al circuito de cc sobre las fases de ca. Es la tensión de esta red la

que va forzando el paso a conducción o bloqueo de los diodos, a esta

conmutación se le llama forzada. Si solo se rectifican las semiondas positivas de la

tensión alterna tenemos un montaje de media onda, y si se rectifican ambas

semiondas, tenemos un montaje de onda completa. En los montajes de media

onda la tensión no es continua pura, ya que exhibe cierto grado de rizado u


oscilación en torno a su valor medio. Los diodos que conducen en cada momento

son aquellos en los que la tensión de la fase en la que van conectados supera a la

de las otras dos. [3]

Fig.1.6

El rectificador trifásico de onda completa o puente de Graetz, está formado por

seis diodos y tiene la ventaja del menor rizado. Este puente es de los más

empleados en las aplicaciones industriales de potencia. [3]


Fig.1.7

1.6.2 Rectificadores controlados de tensión variable.

Los esquemas son similares a los anteriores, cambiando los diodos por

semiconductores controlables, que normalmente son tiristores, así lograremos que

la tensión de salida sea variable y con prestaciones más interesantes debido a

esta circunstancia. El puente trifásico de onda completa o de Graetz es el más

empleado desde el punto de vista industrial, ya que tiene las siguientes ventajas:

Se carga simétricamente la línea trifásica.

Se absorben menos armónicos de intensidad en la línea trifásica.

La tensión continua es de rizado con menor amplitud y por tanto los filtros

para alisado son menores.

Las prestaciones dinámicas son mayores, ya que con seis pulsos se puede

variar el ángulo de encendido seis veces por periodo.


1.7 Circuito intermedio.

La etapa central es el denominado circuito intermedio de continua y que puede

funcionar como fuente de tensión o intensidad para la etapa final del ondulador,

según la disposición que se adopte. A veces al ondulador se le llama inversor tal

como aparece en la figura I.1.4, aunque es más correcto llamar inversor a todo el

conjunto (rectificador, circuito intermedio y ondulador). La función del circuito

intermedio es alimentar la tercera etapa, es decir al ondulador, y esto puede

hacerlo funcionando como fuente de tensión, en cuyo caso se colocaría un

condensador electrostático entre los terminales (+) y (-) para mantener constante

la tensión y daría lugar a un inversor con circuito intermedio de tensión. Cuando el

circuito intermedio funciona como fuente de intensidad para el ondulador, se pone

una inductancia en serie con una de sus ramas, su función es mantener constante

la intensidad, y estaríamos hablando de un inversor con circuito intermedio de

intensidad. Según la configuración que se adopte las características del inversor

son distintas y condiciona cuestiones tales como: armónicos, resistencia de

frenado, gama de potencias, accionamiento para un solo motor o varios a la vez,

etc. [6]

1.8 Ondulador.

El ondulador es un conmutador electrónico que comunica alternativamente la

tensión o intensidad continua del circuito intermedio sobre las fases del motor de

ca conectado a su salida. La disposición más común es el puente trifásico de

Graetz y está formado por semiconductores controlables que pueden ser tiristores,

tiristores desconectables por puerta (GTO), transistores de potencia, IGBT

(transistor bipolar de puerta aislada o MOSFET (transistor de efecto campo de

óxido metálico). De los anteriores el que más se está utilizando para motores

industriales de BT es el IGBT. [6]


Fig.1.8

Esquema de un rectificador controlado de tensión variable formado por IGBT.

En función de la mayor o menor perfección del sistema de conmutación

lograremos que las ondas de tensión a la salida hagan que las corrientes

absorbidas se acerquen más o menos al sistema trifásico senoidal. Hay distintas

formas de regular la tensión de salida del inversor como son:

Variar el valor de la tensión en el circuito intermedio.

Variar el ancho de la zona de conducción de cada semionda de salida.

Variar la tensión de salida en función de la proporción entre los tiempos de

conexión y desconexión de los semiconductores de potencia mediante la

técnica de regulación PWM (iniciales de Modulación del Ancho de Pulso, en

inglés).

Además de regular la salida, este método tiene la ventaja de generar una onda de

tensión de salida que mejora notablemente la onda de intensidad absorbida por el

motor, lo cual hace que el motor funcione de forma semejante a si estuviera


alimentado por tensiones senoidales de la red. Con ello se logra la grandísima

ventaja de emplear motores normalizados de fabricación en serie sin la necesidad

de fabricar motores específicos para poder ser regulados por convertidores. [6]

1.9 Funcionamiento del motor asincrónico alimentado por convertidores de

frecuencia.

Los inversores con circuito intermedio de tensión son los más usados en

aplicaciones prácticas, siendo su campo predominante el de las pequeñas y

medianas potencias. Un inversor se elige en función de parámetros tales como:

Accionar a un solo motor o varios.

Banda necesaria de regulación y su precisión.

Consecuencias sobre la red eléctrica del convertidor adoptado.

¿Tiene sentido económico prever un retorno de energía? (Frenado

regenerativo).

Velocidad de respuesta para adaptarse a los cambios de consigna. Para

aprovechar al máximo el motor hay que controlarlo de modo que el flujo se

aproxime lo más posible al nominal para el cual ha sido diseñado. Cuando

el motor está regulado con flujo constante e igual al nominal presenta unas

curvas características como las siguientes:


Fig.1.9

Curvas de par-velocidad de un motor asíncrono alimentado a flujo constante.

Una forma de lograr que el flujo sea constante de manera aproximada, es hacer

que la tensión y la frecuencia varíen de forma proporcional. Sin embargo esto es

solo aproximado, y a medida que las frecuencias van bajando los flujos

disminuyen también por lo que el par para bajas frecuencias disminuye de forma

importante. [8]


Fig.1.10

Curvas de par-velocidad en régimen permanente para un motor asíncrono

alimentado con tensión y frecuencia variable.

Para lograr el funcionamiento con flujo constante es preciso que a bajas

frecuencias la tensión sea más elevada que lo que dicta la ley sencilla de la

proporcionalidad. Cuando la regulación necesaria para modificar la velocidad

supera la frecuencia nominal (50 Hz), el flujo ha de disminuir, ya que la tensión no

debe ser elevada para no sobrepasar las posibilidades dieléctricas del bobinado

del motor. En este caso las curvas de par para frecuencias elevadas decrecen,

por lo que habrá que verificar que los menores pares disponibles cumplen los

requisitos de la máquina accionada a alta velocidad. En general en aquellos

inversores con circuito intermedio de tensión, para el control del par

electromagnético del accionamiento se emplean los siguientes métodos:

Regular la tensión del estator en función de la frecuencia. (Control V/f).


Regulación mediante la descomposición vectorial de la intensidad del

estator sobre unos ejes orientados con el flujo magnético. (Control

vectorial). [6]

Control V/f.

Con este método la tensión de alimentación evoluciona proporcionalmente a la

frecuencia. Cuando V/f es constante el motor funciona de forma aproximada con

flujo constante en los regímenes permanentes. Este tipo de control es más fácil de

llevar a la práctica en un convertidor y se suele emplear cuando los requisitos de

regulación son de baja velocidad. Como hemos dicho anteriormente la

proporcionalidad V/f desaparece en las bajas frecuencias, además la característica

de la curva de par depende también de la frecuencia del rotor y de su temperatura,

por lo que el dispositivo de control del convertidor ha de incluir las

correspondientes correcciones. En los convertidores con este tipo de control, una

de las parametrizaciones más importante es la selección o ajuste de la curva V/f.

Algunos convertidores traen varias curvas ya ajustadas en su programación. Para

seleccionar la curva adecuada se debe tener en cuenta las características de

tensión y frecuencia del motor y la velocidad máxima a la que puede girar el

rotor. [6]

1.10 Parámetros para seleccionar el modelo de un variador de frecuencia.

¿Qué hace la máquina?

Las cargas son clasificadas dependiendo del comportamiento de su torque en

función de la velocidad. Para efectos de selección de motor y de variador de

velocidad, la gran mayoría de aplicaciones son consideradas como cargas de

torque constante, mientras que sólo las bombas (de agua potable) y ventiladores

son considerados como torque cuadrático (también definido como "variable" o

"parabólico").


¿Es una modernización a la aplicación actual o es un proyecto nuevo?

De manera electrónica, el CF (Convertidor de Frecuencia) logra aplicar al motor

frecuencias desde 0,1 hasta 200 Hz sin mayor problema. En muchos procesos, la

limitación no es el drive, sino el motor, el sistema de transmisión o posiblemente el

proceso mismo. Algunas cargas no soportarán el uso de variadores de velocidad

en todo el rango de velocidad que puede dar el CF; en estos casos, es importante

ver los detalles y tomar las precauciones adecuadas. [13]

Fig.1.11 Motor accionado por un convertidor de frecuencia.

¿Es estrictamente necesario controlar la velocidad del equipo?

Algunos textos catalogan el CF como un método más de partida de motores. Si

bien es un buen método de arranque, su uso no debe ser indiscriminado. Frente a

métodos de arranque convencionales como el arranque directo, el arranque

estrella-triángulo y el arranque por auto-transformador tiene ventajas inobjetables,

como la disminución de la corriente de arranque y la mejora del factor de potencia;

aspectos conducentes a aumentar la estabilidad de las redes. Esto, sumado a que

el motor puede desarrollar torques de arranque altos, indicaría que es la mejor

selección.


¿Cuál es el rango de variación de velocidad?

El rango de variación de velocidad definirá fundamentalmente el tipo de control

que el CF aplicará al motor para controlar la velocidad. Cuanto más grande sea

este rango, mayor cuidado deberá tenerse en el motor. A menos del 50% de la

velocidad nominal, el motor estándar reduce su capacidad de refrigeración por

disminuir el caudal de aire: si la carga asociada es estrictamente de torque

constante, se hará necesario dar al motor un medio de ventilación independiente.

A menos del 10%, el torque producido por el conjunto drive-motor se ve reducido

en drives convencionales que sólo ofrecen control escalar. Algunos CF ofrecen

control vectorial, mediante el cual el dispositivo determina (por cálculo o por

medición directa) el torque necesario para la carga.

¿Cuál es el ciclo de trabajo?

Este punto se debe considerar de manera simultánea con el anterior. Debe

compararse el torque del motor contra el torque de la carga y evaluar contra el

ciclo de carga: no hay otra forma de determinar la utilización de los accesorios,

como ventilador. Además, hay que determinar con precisión cuál será el

comportamiento dinámico del sistema completo: tiempos de aceleración y de

desaceleración, torque de arranque de motor, tipo de transición de torque desde

motor hacia carga, etc. [13]

¿Cuáles son los datos nominales del motor?

Se debe tener en cuenta los siguientes parámetros de motor:

Potencia en kilovatios (kW) o en caballos de potencia (HP).

Tensión nominal en voltios (V).

Frecuencia nominal en ciclos por segundo (Hz).

Corriente nominal en amperios (A).

Velocidad nominal en revoluciones por minuto (rpm).


¿Cómo son las condiciones medioambientales?

Al igual que los motores eléctricos convencionales, los variadores de velocidad

tienen un sistema de refrigeración que depende del aire de ventilación. De esta

manera, las condiciones de altura sobre el nivel del mar y temperatura ambiente

afectarán positiva o negativamente la refrigeración del variador. Usualmente

deberá hacerse una disminución de potencia efectiva del equipo si se sobrepasan

las condiciones de norma (1000 msnm y 40ºC).

También tenemos otros aspectos asociados como son las características propias del

medio ambiente (polvos magnético y conductivo; humedad, área clasificada, etc.). En la

gran mayoría de los casos, los variadores de velocidad deberán ser instalados dentro de

tableros o gabinetes. [13]

1.11 Aplicaciones de los Variadores de frecuencia.

Los variadores de frecuencia tienen sus principales aplicaciones en los

siguientes tipos de máquinas:

Transportadoras: Controlan y sincronizan la velocidad de producción

de acuerdo al tipo de producto que se transporta, para dosificar, para

evitar ruidos y golpes en transporte de botellas y envases, para

arrancar suavemente y evitar la caída del producto que se transporta,

etc.

Bombas y ventiladores centrífugos: Controlan el caudal, uso en

sistemas de presión constante y volumen variable. En este caso se

obtiene un gran ahorro de energía porque el consumo varía con el cubo

de la velocidad, o sea que para la mitad de la velocidad, el consumo es

la octava parte de la nominal. [9]

Bombas de desplazamiento positivo: Control de caudal y

dosificación con precisión, controlando la velocidad. Por ejemplo en

bombas de tornillo, bombas de engranajes. Para transporte de pulpa de


fruta, pasta, concentrados mineros, aditivos químicos, chocolates, miel,

barro, etc.

Ascensores y elevadores: Para arranque y parada suaves

manteniendo la cupla del motor constante, y diferentes velocidades

para aplicaciones distintas.

Extrusoras: Se obtiene una gran variación de velocidades y control

total de la cupla del motor.

Centrífugas: Se consigue un arranque suave evitando picos de

corriente y velocidades de resonancia.

Prensas mecánicas y balancines: Se consiguen arranques suaves y

mediante velocidades bajas en el inicio de la tarea, se evitan los

desperdicios de materiales.

Máquinas textiles: Para distintos tipos de materiales, inclusive para

telas que no tienen un tejido simétrico se pueden obtener velocidades

del tipo random para conseguir telas especiales.

Compresores de aire: Se obtienen arranques suaves con máxima

cupla y menor consumo de energía en el arranque.

Pozos petroleros: Se usan para bombas de extracción con

velocidades de acuerdo a las necesidades del pozo.

Otras aplicaciones: Elevadores de cangilones, transportadores

helicoidales, continuas de papel, máquinas herramientas, máquinas

para soldadura, pantógrafos, máquinas para vidrios, fulones de

curtiembres, secaderos de tabaco, clasificadoras de frutas,

conformadoras de cables, trefiladoras de caños, laminadoras,

mezcladoras, trefiladoras de perfiles de aluminio, cable, etc. [9]


1.12 Problemas típicos de los variadores de frecuencia al ser usados con

motores de inducción.

Recibimos mucha información sobre las virtudes de los variadores de frecuencia

como un sistema eficaz para ahorrar energía. Pero esa información normalmente

procede de datos de fabricantes que si bien son fiables no resaltan en su justa

medida los problemas que en el diseño vamos a encontrar con los variadores de

frecuencia. Es por tanto importante que hablemos de ello con más detalle.

Los variadores de frecuencia son dispositivos electrónicos que actúan sobre la

frecuencia de la corriente eléctrica que alimenta a un motor. Pero los dispositivos

electrónicos pueden reducir la eficiencia de los motores e incrementar su

calentamiento interno. Esto hace que sea prudente instalar un motor especial

diseñado para operar con variadores electrónicos.

La base del problema es que la corriente alterna simulada producida por el

variador electrónico no es una onda sinusoidal suave. En realidad, la producción

de un variador de frecuencia es solamente una aproximación de onda sinusoidal.

Puede ser una onda cuadrada, una secuencia de ondas cuadradas, o una serie de

pulsos. Como resultado, la potencia transmitida al motor tiene una fracción grande

de componentes de alta frecuencia. Los motores convencionales están diseñados

para usar ondas sinusoidales puras de la red, así que los componentes de alta

frecuencia no son convertidos eficientemente en energía mecánica. La energía de

alta frecuencia no utilizable se convierte en calor, que acorta la vida del motor.

Adicionalmente, la forma de onda producida por el variador puede producir picos

de voltaje que descomponen el aislamiento del motor. [14]

Ciertas características de los motores de alta eficiencia hacen mejor uso de los

componentes de alta frecuencia. Por ejemplo, la laminación más delgada del

núcleo reduce las corrientes parásitas resultantes de los componentes de alta

frecuencia. Como resultado, los motores de alta eficiencia ofrecen una incluso

mayor eficiencia cuando usan variadores de frecuencia variable que cuando se

usan en otras aplicaciones.


Un motor de alta eficiencia no necesariamente trabaja mejor con todos los

problemas creados por los variadores electrónicos. En particular, un motor de alta

eficiencia puede ser más vulnerable a la descomposición del aislamiento (debido a

que el aislamiento es más delgado). Por este motivo, algunos fabricantes ofrecen

motores diseñados específicamente para ser usados por variadores de frecuencia

variable. Estos modelos usualmente tienen mayor precio.

Seleccionar un motor para su uso con variadores de frecuencia variable requiere

incluso más información de la necesaria para ordenar un motor con una velocidad,

tales como la velocidad máxima permitida, limitaciones del par, etc. [14]

Fig.1.12. Variadores de frecuencia.

1.13 Conclusiones parciales.

1- Como resultado del estudio bibliográfico realizado, la mejor opción para la

sustitución de las amplidinas es el empleo de convertidores del tipo ca/cc, lo

cual depende de valores específicos de potencia, corriente, frecuencia y

tensión del motor que se desea accionar.

2- El estudio técnico de sustitución de las amplidinas por convertidores debe tener

presente: las prestaciones de la carga, el tipo de modernización y control de

velocidad, rango de velocidad, ciclo de trabajo, datos nominales del motor y

condiciones ambientales.

3- En el uso de rectificadores para variadores de frecuencia, el rectificador

trifásico de onda completa es el más empleado en la industria de potencia.

CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS 29

CAPÍTULO 2. Análisis matemático para determinar el sistema de

control a emplear por amplidinas

2.1 Descripción de la instalación objeto de estudio.

La amplidina se encuentra en una instalación militar, se utiliza en terrenos de

prueba al aire libre. Es el accionamiento que se encarga del control del motor de

corriente directa, este a su vez ejerce el movimiento mecánico, dando lugar al

sistema de giro horizontal y vertical para las maniobras de entrenamiento

combativo, por ejemplo en rampas de lanzamiento de cohetes (Fig.2.1). La utilidad

del arma es empleada teniendo en cuenta las exigencias del terreno, zonas de

ensayo con relieves llanos o montañosos. Por lo general, permanece en un local

herméticamente cerrado, suponiendo la mayor parte del tiempo sin la presencia de

ejercicios tácticos en las condiciones descritas con anterioridad. El lugar donde

reside en tiempo de pruebas y chequeos de operación, consta de unas

dimensiones aproximadas a 900m2 de suelo llano asfaltado, las señales de mando

son enviadas desde una instalación a la distancia deseada de la rampa de giros,

constituida por dos esteras móviles en su base y encima de estas el sistemas de

motores, la longitud del cableado de alimentación establece su límite de

desplazamiento en el terreno.


Fig.2.1.Rampa de lanzamiento de misiles.

2.2 Procedimiento de cálculo del accionamiento moderno para sustituir

amplidina.

Para la selección de los dispositivos semiconductores:

(2.1)

Donde:

Corriente máxima permisible por el dispositivo.

Corriente nominal del dispositivo.

Factor de velocidad.

Factor de temperatura.

Factor de forma.

El depende de la relación del factor de forma para el rectificador monofásico

media onda y del que se diseña:


⁄ (2.2)

El factor de temperatura se selecciona para el dispositivo atendiendo a las

condiciones ambientales de temperatura, asumiendo:

= 1 para T = 40

El factor de velocidad se corrige atendiendo al lugar de trabajo donde se

encuentra el rectificador, donde la velocidad del aire se tiene en cuenta para

establecer su valor.

= 1 para Va = 12m/s; Velocidad del aire.

La corriente máxima permisible que soporta el dispositivo está dado por un valor

numérico que oscila entre y multiplicado por la corriente promedio que

circula por el tiristor, esta consideración se basa en brindar seguridad al dispositivo

en caso que la corriente sobrepase levemente el valor nominal.

(2.3)

Corriente promedio del tiristor.

Para obtener el voltaje nominal del dispositivo se toma un factor de seguridad

comprendido entre y multiplicado por su voltaje inverso máximo, de esta

forma se protege el dispositivo de tensiones que superen ligeramente el voltaje

nominal.

(2.4)

Donde:

: Voltaje inverso máximo del dispositivo.

Voltaje nominal del dispositivo.

Teniendo en cuenta que la alimentación de voltaje del sistema de amplidinas es

una fuente trifásica, además de la necesidad de controlar la velocidad de la carga,

la cual dispone de un motor de corriente directa, sería apropiado seleccionar un


rectificador trifásico controlado. Este accionamiento debe cumplir con los

siguientes requisitos:

(2.5)

Voltaje de la carga.

Atendiendo a que en un circuito rectificador, donde se cae un voltaje inverso

máximo determinado por uno de sus dispositivos, el circuito se encuentra abierto

en ese punto, tomando en consideración el voltaje de la fuente y el estado del

circuito, se escoge un factor de multiplicado por el voltaje de carga.

De la expresión (2.4)

Cada tiristor tiene un tiempo específico mediante el cual se encuentra en

conducción, para el caso de un rectificador trifásico onda completa, cuando un par

de tiristores están en conducción, los dos pares restantes se encuentran

deshabilitados, de acuerdo a que son tres pares de tiristores, la corriente por el

dispositivo depende de 1/3 de la corriente de carga.

(2.6)

Corriente de la carga.


De la expresión (2.2) ⁄

El factor de forma para un rectificador monofásico media onda es equivalente a

y el que se diseña asumiendo L pura es de .

La corriente nominal (In) depende de la relación de corriente máxima permisible

dividida entre los factores de velocidad, temperatura y forma respectivamente.


⁄

⁄


El transformador que distribuye el voltaje al rectificador debe ser elegido

atendiendo al voltaje recibido por la amplidina, así como lo que exige su carga. Por

tanto, la selección del transformador está dada según:

(2.7)

Voltaje de fase por el secundario del transformador.

Teniendo presente que el voltaje de fase de alimentación (V1f) es 230 V, y

mediante la relación del voltaje en la carga entre (valor que se considera para

un rectificador atendiendo a su voltaje de carga y voltaje de fase por el secundario

del transformador), a partir de la ecuación (2.7), se obtiene (V2f).

Voltaje de fase de alimentación.

La figura (2.2) muestra el modelo circuital de un rectificador trifásico controlado

con un transformador de distribución acoplado a cada fase:

Fig.2.2

Rectificador trifásico de onda completa controlado.

En la máquina de CD se hace necesario en muchos casos regular la velocidad, el

torque, o su tensión de bornes cuando se trata de un generador. La regulación de


fase empleando rectificadores controlados de silicio, es un método sencillo y

económico que puede aplicarse invariablemente.

Como se sabe, los motores de CD se controlan ya sea variando la corriente de

excitación o de campo, o la tensión en bornes del inducido o la armadura. La

característica más importante desde el punto de vista de la regulación es la que

relaciona la velocidad (en rpm) en función del torque para diferentes valores de

tensión en bornes de la armadura, es decir:

(2.8)

Donde:

Velocidad angular.

Frecuencia.

Torque.

Voltaje de corriente directa.

En la figura (2.3) se ilustran curvas típicas que representan (Ec.2.8) para un motor

de CD de excitación independiente. Estas curvas indican que si, por ejemplo,

aplicando al motor una tensión Vcd2 y un torque T1, el motor se moverá a la

velocidad RPM1 (Punto A). Si se aumenta a continuación el torque a un valor T2

sin alterar la tensión en bornes, la velocidad de la máquina se reduce y se ajusta a

un valor RPM2 (Punto B).

Si se desea obtener la velocidad original (RPM1) pero con el nuevo torque (T2), se

debe reajustar (aumentar) la tensión en bornes del motor Vcd1 (Punto C). Esta

operación podrá hacerse manual o automáticamente según los requisitos

impuestos por el proceso.


Fig.2.3. Motor de CD de excitación independiente.

Fig.2.4. Motor de CD


El dispositivo a emplear en la sustitución de amplidinas debe cumplir con los

siguientes requisitos:

De acuerdo a los análisis de cálculos descritos, se encuentran rectificadores

trifásicos con parámetros de operación similar a los expuestos con anterioridad,

que son conectados a un suministro eléctrico (usualmente voltajes principales 230-

480 V, 50-60 Hz) disponibles en el mercado internacional.

Otra posible variante a tener en cuenta a pesar de su alto costo, es la posible

sustitución del sistema actual por un conjunto que incluye un motor de CA con un

variador de frecuencia, para lo cual debe tenerse presente que el sistema

candidato mantenga las mismas condiciones en cuanto a potencia de diseño y

regímenes de funcionamiento de modo que las prestaciones sean exactamente las

mismas que brinda la instalación actual. Un esquema de este tipo de instalación

se muestra en la figura (2.5).


Fig.2.5. Foto de variadores de frecuencia.

El diagrama de bloques de la figura (2.6) muestra a grandes rasgos la estructura

que generalmente tienen los variadores de frecuencia, toman la corriente de la

linea trifásica, la rectifican y posteriormente la vuelven a convertir a corriente

alterna mediante un circuito llamado ondulador, dicho circuito puede ser

controlado de manera que la frecuencia de su tensión de salida sea variable, esta

variación en la frecuencia es la que permite variar la velocidad en los motores

asincrónicos jaula ardilla.


Fig.2.6. Estructura básica de un variador de velocidad para motor trifásico

Fig.2.7. Circuito de un variador de frecuencia.

Los variadores de frecuencia son muy empleados y poseen ventajas similares a

los rectificadores, estos dispositivos también basan su funcionamiento en

principios de rectificación.

2.3 Análisis de los resultados.

El uso de un rectificador mejora la eficiencia del sistema de control de velocidad

variable, basado en la reducción de consumo energético que representa el

accionamiento moderno. En un rectificador las pérdidas de energía dependen de

la velocidad de conmutación de los tiristores y de la corriente que circula por estos

cuando se encuentran en conducción, las cuales son mucho menores en


comparación con las pérdidas del motor amplificador de potencia analizado. Las

partes mecánicas y robustas de la amplidina aumentan sus pérdidas magnéticas y

mecánicas, tomando como ejemplo las ocasionadas por fricción y batimiento, de

cobre, entre otras. El empleo de esta tecnología es factible en cuanto a la rapidez

de control y ahorro de energía.

2.4 Conclusiones parciales.

El accionamiento moderno seleccionado como alternativa para la solución

del problema planteado, fue un rectificador trifásico de onda completa

capaz de cumplir con las exigencias de la amplidina.

Se hace mención de otro método posible para la sustitución del conjunto

amplidina, el cual no se empleó por su alto costo económico.

Se ha estudiado acerca de la factibilidad económica que representa el uso

del accionamiento moderno en el ahorro energético.

2.5 Conclusiones Generales.

Se ha determinado un accionamiento capaz de sustituir el sistema de amplidinas,

además de ser fiable por su respuesta rápida en el proceso de control de

velocidad y reducción de pérdidas de energía, pudiendo así aprovechar su utilidad

en otras aplicaciones.

RECOMENDACIONES 40

RECOMENDACIONES

Recomendaciones:

Sobre la base de los resultados obtenidos en esta investigación se propone la

aplicación de la solución planteada con el objetivo de reducir los índices de

consumo de energía de la instalación.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 41

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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SUSTITUCION DE AMPLIDINAS POR SISTEMA MODERNO DE …