variador de frecuenia monofasico

[cosmic]

Hola amigos.
ahora quiero salir de todas mis dudas, en ésta señal de la imagen, lo que señalo, en un mal recuadro
son, dos señales moduladas, ahora, las señales no moduladas, según entiendo, van en las ramas superiores, hablando de un puente H de cuatro, mosfet. Eso si respetando la condición que no pueden conducir dos Mosfet del la misma rama al tiempo.
Ahora siendo esto un variador de frecuencia, y suponiendo que la señal por decir la modulada es de
4khz y la a modular de 50hz, si la señal moduladora rojo o azul esta compuesta de 5 pulsos cada uno de 50us.
Para varias la frecuencia, arriba o abajo, ¿debo variar en ancho de estos 5 pulsos, hacia arriba o abajo, al tiempo con el periodo bajo, que seria la linea no modulada?
Este tema me tiene en que no se bien como hacerlo, en un pic..

spwm foro.jpg
(71.35 kB, 1024x768 - visto 979 veces)

[Chaly29]

Hola cosmic, no, le señal modulante (roja o azul) son las señales encargadas de "crear" la forma senoidal, o sea se modula el PWM de manera tal que la tensión de salida cree una forma de onda senoidal.

La suma de un tren de pulsos de la señal roja, más un tren de pulsos de la señal azul crearían un ciclo completo de la señal de onda alterna de la salida.

Entonces para variar la velocidad de un motor, debes de variar la frecuencia de la tensión alterna de salida, con la cual alimentarás el motor a controlar.

Pero no todo es tan sencillo. Por ejemplo, supongamos que tenemos un motor de 220 Vca y 50 Hz, este motor conectado a la linea de alimentación tendría una velocidad de 3000 RPM (en la realidad es un poco menos, pero usemos un motor ideal para que el tema se entienda más sencillamente)

Si  lo que deseas es, por ejemplo reducir la velocidad del mismo motor, en ves de 220 Vca 50 Hz, lo alimentamos con una alterna de 220 Vca 40 Hz, y entonces con 40 Hz tendremos una velocidad del motor de 2400 RPM (3000/50x40)
Si quisiéramos que el motor girase a 3600 RPM, pues la frecuencia de la alterna debería de ser de 60 Hz (3600/3000x50)

Pero que pasa a una carga inductiva cuando la frecuencia con la cual es alimentada es reducida? Pues la impedancia de la carga disminuye, por lo tanto la corriente se incrementa y acá está lo complicado.

A medida que reduces la frecuencia de la tensión de salida, pues debes de reducir proporcionalmente la tensión de la misma, porque de lo contrario o quemas el motor o quemas el variador por el incremento de corriente. Entonces y volviendo a los cálculos anteriores, nos quedaría.

Por ejemplo el motor es para 220Vca y 50Hz

O sea que con frecuencia de salida de 50Hz, la tensión de la salida debe de ser de 220 Vca
Pero a 40Hz, para conseguir las 2400 RPM, el motor deberá ser alimentado por (220/50x40) 176 Vca.
Y a 60Hz, para conseguir las 3600 RPM, el motor deberá ser alimentado por (220/50x60) 264 Vca

Por lo general, en los variadores de velocidad, la rampa de decremento/incremento de tensión es "programable" y sabe ser lineal para toda la gama de frecuencias.

Entonces y para resumir, las señales A y D tienen el mismo periodo que los trenes de pulsos y la misma frecuencia que la tensión de salida.
Las señales B y C, a lo largo del tren de pulsos varían los valores de PWM de manera tal de formar una senoidal de salida y controlar la tensión de esta senoidal dependiendo de la frecuencia de la misma.

Espero me puedas entender la explicación.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[cosmic]

Hola amigo, charly.
Te entiendo en parte. Pero estoy muy cerradito de cabeza, para variar el cilo util
De una señal modulada de 5 pulsos, como el ejemplo que tedoy, o la frecuencia, debo cojer cada pulso de estos cinco, y reducir su periodo, o tambien se puede, tomar ese mismo número de pulsos, y repetirlo mas o menos veces, para variar la frecuencia de salida, no de la Ad, si no de la modulada?

[Chaly29]

Hola cosmic, ambos métodos son posibles, pero por supuesto si varías el tiempo de los pulsos o sea su frecuencia, sin variar su cantidad tienes ciertas ventajas. Como por ejemplo, tener una mejor forma de onda senoidal a alta frecuencia de salida.
Aparte de lo anterior, variando la cantidad de pulsos, debes de calcular cada pulso del PWM antes de ejecutarlo, ya que en este sistema el duty cycle del PWM varía continuamente en concordancia con la forma de una señal senoidal.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[cosmic]

Chaly como estas.

si calculo la cantidad de pulsos para X frecuencia a modular, y por ejemplo me sale una tabla de
83 valores, y esos valores me dan esta X frecuencia ya modulada, que pasaría si en un barrido ejecuto
por ejemplo estos 83, en otro barrido, ejecuto el doble de los mismos pulsos y así.
¿Teóricamente disminuiría la frecuencia?
 

[Chaly29]

Hola cosmic, el problema de ese método es que solo obtendrías frecuencias finales múltiplos o deividoras de la fundamental de 50 Hz

Si para 50 Hz usas 83 pulsos, y para la frecuencia siguiente usaras 166 pulsos, entonces la frecuencia para 166 pulsos sería 25 Hz, y la siguiente sería 16.6, 12.5, 10 Y 8.3, etc. No conseguirías un control lineal, si no que sería de a pasos a frecuencias determinadas y para completarla, pocos pasos.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[cosmic]

Hola chaly.
Estamos totalmente de acuerdo.
que tal si con una tabla de (X) valores para la frecuencia como el ejemplo, y otra tabla de (Y) valores para usarla y desplazar (X) a cualquiera valor, lograríamos una mejor resolución, ya que podríamos atravez de este puntero (Y), calcular el valor que nos importe tomar de (X).

Pero, cual seria la mejor opción. La anterior mencionada, o variar el ciclo útil de la  moduladora, variando el período de cada pulso, para lograr el objetivo deseado, que es finalmente generar una señal senoidal controlable en tensión y o frecuencia. 

[Chaly29]

Hola cosmic, pensando hoy en tu problema, me e dado cuenta que no existen variadores monofásico, por lo menos no que yo conozca. Y sabes por que no existen? Porque no funcionan...

Motores monofásicos existen de 2 tipos principales, los de condensador permanente y los de acople centrífugo.

Ambos motores tienen bobinado de trabajo (el principal) y bobinado de arranque. En el motor de condensador permanente, el bobinado de trabajo está directamente conectado a la red de 220 Vca y el bobinado de arranque los hace con un condensador en serie. Este condensador crea un desfazaje de la señal alterna tal que permite al motor funcionar de manera correcta. Si nosotros variamos la frecuencia de la señal alterna, la impedancia de dicho condensador varía, por lo que la corriente circulante por la bobina de arranque también lo haría y esta dejaría de tener las características necesarias para que el motor funcione de manera correcta.

En el caso de los motores con acople centrífugo, al momento del encendido, ambas bobinas del motor están conectadas a la red de 220 Vca (la de arranque por medio de un capacitor en serie) y superada determinada cantidad de RPM, hay un interruptor centrífugo que desconecta la bobina de arranque para que esta no se estropee. Por lo que si con el variador seteas una velocidad inferior a las RPM del centrífugo, el mismo se acoplaría y terminarías quemando el motor.

Como verás, por estos motivos es que no existen variadores de velocidad monofásico. Igual, y si el motor que deseas controlar es una del tipo condensador permanente, puedes conseguir una pequeña variación de velocidad usando un simple dimmer (como los de las luces), pero la variación es muy poca, y en el caso de los motores con centrífugo, pues te recomiendo que no intentes ningún tipo de variación, ya que corres el riesgo de estropearlo.

Espero que mi comentario no te "suene" muy pesimista, pero lamentablemente, estamos sujetos a las condiciones de funcionamiento de tales motores.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[elgarbe]

Otra ves más aprendiendo con Carlos!!!

De curioso nomas y si tienes tiempo, de mi paso de trabajar en industrias recuerdo los variadores de frecuencia con control vectorial para poder mantener el torque del motor a bajas RPM, con el único adicional de un forzador de aire y creo que un encoder. En pocas líneas, sabes como funciona ese control?

Saludos!

[cosmic]

Hola chaly.
Si pensando en eso del condensador, como estamos trabajando con defasajes, y enviamos la señal desfasada a la bobina de arranque, deberia trabajar el motor, sin tener el condensador, es decir, aplicando tres señales desfasadas al motor.
La cuestion es que yo si he visto estos variadores, y los he reparado, no son muy comerciales, pero es mas por la baja eficincia del motor monofásico, su consumo, comparado con motores trifásico. Saludos.

[Chaly29]

Hola elgarbe

De curioso nomas y si tienes tiempo, de mi paso de trabajar en industrias recuerdo los variadores de frecuencia con control vectorial para poder mantener el torque del motor a bajas RPM, con el único adicional de un forzador de aire y creo que un encoder. En pocas líneas, sabes como funciona ese control?

Por cuestiones obvias existe el forzador, ya que si el motor permanece por largos periodos de tiempo haciendo fuerza a bajas revoluciones, un ventilados acoplado al eje del mismo no forzaría la suficiente cantidad de aire para realizar una ventilación adecuada.

Si colocas un variador de velocidad, un motor y un encoder, pues eso pasa a ser llamado servo. Para que entiendas lo que se desea conseguir con ese sistemas, pues el mismo a sido creado para reemplazar motores PaP en máquinas CNC (el uso más popular hoy día), o sea, cuando la maquinaria a controlar es demasiado grande o debe de cumplir ciertos requisitos más severos, los PaP son reemplazados por servo motores que son mucho más rápidos, y potentes.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[Chaly29]

Hola cosmic

Si pensando en eso del condensador, como estamos trabajando con defasajes, y enviamos la señal desfasada a la bobina de arranque, deberia trabajar el motor, sin tener el condensador, es decir, aplicando tres señales desfasadas al motor.
La cuestion es que yo si he visto estos variadores, y los he reparado, no son muy comerciales, pero es mas por la baja eficincia del motor monofásico, su consumo, comparado con motores trifásico.

Los rendimientos de ambos tipos de motor son similares y la intensidad por supuesto sería diferente por dos motivos, el trifásico trabaja con mayor tensión y aparte reparte la corriente en 3 conductores, pero el rendimiento general es muy similar.

Ya para controlar de la manera que propones un motor monofásico, necesitarías 2 puentes H (uno para cada bobina) y en definitiva saldría más económico reemplazar el motor por uno trifásico y hacer una variador para el mismo. Y ni hablar de que la calidad final del trabajo sería superior.

Igual dudo que hayas visto un variador para un motor monofásico, lo más probable es que el motor halla sido trifásico y que la alimentación del variador sea monofásica, lo cual si es posible. O el motor halla sido del tipo universal (los que tienen escobillas y rotor bobinado) y en este caso el tipo de variador a usar es completamente distinto.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[cosmic]

Hola chaly.
seguro que lo tuve en mis manos, si son muy pero muy raros, hasta hace poco vi uno en mercado libre, lo vendían en Antioquia aquí en Colombia, eso si de segunda, 110 voltios alimentación 1/4 HP.
Pero bueno, la cosa es investigar un poco sobre control vectorial SPWM y este tipo de cosas.
sólo para jugar por ahí con una turbina de 18.000 RPM, que tengo en mi poder y es mía, para ver que tal se comporta con este tipo de control, y si se quema que se queme, pero quiero intentarlo, es investigación y ocio, así que me sirve tu opinión y consejo de lo que pienso, eso si como la película, retroceder nunca rendirse jamás, Un saludo.

[Chaly29]

Hola cosmic

seguro que lo tuve en mis manos, si son muy pero muy raros, hasta hace poco vi uno en mercado libre, lo vendían en Antioquia aquí en Colombia, eso si de segunda, 110 voltios alimentación 1/4 HP.

Realmente nunca había escuchado, y menos visto un variador de ese tipo 

Pero bueno, la cosa es investigar un poco sobre control vectorial SPWM y este tipo de cosas.
sólo para jugar por ahí con una turbina de 18.000 RPM, que tengo en mi poder y es mía, para ver que tal se comporta con este tipo de control, y si se quema que se queme, pero quiero intentarlo, es investigación y ocio, así que me sirve tu opinión y consejo de lo que pienso, eso si como la película, retroceder nunca rendirse jamás, Un saludo.

Una pregunta, la turbina de 18000 RPM que mencionas, tiene multiplicador por poleas, o engranajes o algo por el estilo? Porque si es el motor el que tiene 18000 RPM de seguro no es del tipo monofásico, ya que solo llegaría a 2900 RPM con 50Hz y 3500 RPM con 60Hz. Y para llegar a 18000 RPM con alterna, esta debería de tener más de 300 Hz.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[cosmic]

Ese es el tema, realmente, la persona que me la dio, me dijo que era de esa velocidad, pero no hay placa, aunque con 110v, 60HZ suena como un avion, y si no la aharras coje vuelo, el arranque es muy furte, pero bueno, la idea es ir probando, aunque ya le metí, alguna vez un pwm con triac y pic, pero se calienta mucho y la regulación de velocidad muy mala, inestable, y eso que tenia cruce por cero