domingo, 10 de septiembre de 2017

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.



domingo, 20 de agosto de 2017

El voltaje alterno

El voltaje alterno se genera en los alternadores y cambia de polaridad  en la(s)  terminal(es) de “línea viva”.

El voltaje alterno
El voltaje alterno lo describe una onda senoidal,  la curva de color azul en la grafica.

La curva representa el valor del  voltaje instantáneo en voltios, existente entre  el conductor vivo y el conductor neutro.

Voltaje alterno instantáneo

El voltaje alterno en un ciclo aumenta en magnitud  desde cero hasta un valor máximo positivo, luego desciende a cero, y continúa descendiendo  hasta un valor máximo pero negativo y ascenderá a cero, para volver a repetir el ciclo, con una frecuencia de  60 veces  en un segundo. 

Este cambio de polaridad que ocurre en  el conductor  vivo provoca que en un circuito eléctrico la  corriente  también sea alterna.

Esta alternancia  es en el sentido en que circula la corriente.

Alternating current

 “Cuando el conductor vivo es negativo, la corriente va hacia el neutro, y cuando el  conductor vivo es positivo, la corriente va del neutro a la terminal viva”.

Sentido de la corriente  alterna
El voltaje alterno instantáneo se  mide con un instrumento de  llamado osciloscopio.




Osciloscopio digital

Por lo general al medir comparamos si  tenemos un voltaje eficaz, los llamados voltajes nominales.

El voltaje nominal es el que requieren los equipos consumidores, a este valor normalizado  fueron diseñados, este valor  de tensión  lo  proporciona  la compañía suministradora de energía eléctrica

Simulador de circuitos con osciloscopio digital en el CONALEP de Gómez Palacio, Durango.
 
En México es 127 voltios (ò 110 V.)  +/- 10% y es la Comisión Federal de Electricidad la encargada de suministrarlo.





Medición de voltaje eficaz


El valor eficaz está  0.707  del Voltaje máximo, los instrumentos de medición (multímetro, voltímetro, amperímetro y wattmetro) están calibrados  de fábrica para  medir valores  alternos eficaces.

Voltaje rms


La media cuadrática (rms = root mean square), es una función matemática para calcular el  valor eficaz, incluye los valores positivos y negativos y compensa los picos de onda.

Voltaje alterno monofásico y bifásico


En sistemas trifásicos  y  bifásicos también podemos medir “voltajes alternos” los desfasamientos no afectan la lectura de tensión de un multímetro.

Al medir 2 conductores vivos se sigue conservando la señal senoidal (curva de color lila)  en la figura.


Razón por lo que el multímetro  puede leer voltajes alternos en cualquier sistema, monofásicos, bifásicos y trifásicos.



Profesionales técnicos de la especialidad de Mecatrónica del Centro Mexicano-Francés de CONALEP  en Gómez Palacio, Durango.





jueves, 10 de agosto de 2017

El conductor vivo

El  conductor vivo es el nombre técnico que se le da al conductor  que tiene una diferencia de potencial con respecto al conductor neutro.

El conductor vivo
La gráfica describe los valores instantáneos  que toma el conductor vivo.

 Es la curva sinusoidal de  color rojo,  lo hace a una frecuencia de 60 veces por segundo. 

La línea horizontal muestra el valor del conductor neutro, si tiene un solo valor,  valor de cero.

La letra “L” identifica a los conductores vivos en los diagramas,  en México es común llamarlo conductor de fase, ya que son los conductores vivos los que forman parte de los sistemas trifásicos, nuestros vecinos estadunidenses lo llaman "conductor HOT” (caliente).    

El conductor vivo  sale de la fuente de alimentación  de corriente alterna, cambia de magnitud  y  recorre largas distancias hasta llegar al consumidor final.

Dada su importancia los debemos operar e identificar  correctamente.

El conductor vivo en la trasmisión y distribución de energía

Las torres de alta tensión  trasmiten la energía  eléctrica con tres conductores vivos desfasados 120 grados.

Llega a las subestaciones  para ser trasformada a valores de  tensión que  requieren los equipos instalados.

El  transformador con  4 terminales  de salidas es muy utilizado, tiene  tres conductores vivos y un neutro, el conductor neutro debe ser puesto a tierra.

Si el  conductor neutro en la práctica no se aterriza de manera efectiva, no es un conductor neutro y la instalación no es confiable.

El conductor vivo en transformadores

Los valores de tensión eléctrica  comercial que se obtienen en estos trasformadores son  220 voltios  entre líneas vivas y de línea viva a neutro  127 volts.

Voltaje entre líneas y voltaje de línea a neutro
La imagen representa en forma de flechas  llamados fasores  el voltaje de línea a neutro, y el voltaje de línea a línea con 2 puntas de flecha.

La relación entre voltajes es V12 (Voltaje entre líneas) = 1.73 V1N (raíz de tres por voltaje de línea a neutro).

A la derecha se muestra las 3 formas de onda desfasadas 120 grados.
Las líneas vivas son las que producen descargas eléctricas, “las que dan toques”.
Conductor Hot

El trabajo con línea viva es de alto riesgo, se debe usar  equipo de seguridad adecuada, y siempre con personal de apoyo  capacitado.

Las líneas vivas deben identificarse con un color de acuerdo a normas técnicas eléctricas locales. En México el aislante termo-plástico del conductor debe ser de color negro (y como segundas opciones rojo o azul), nunca deben utilizarse en líneas vivas  colores blancos ni verdes, esos colores corresponden al conductor neutro y conductor a tierra.

Equipo de desconexión y protección  van en la  línea viva 

Las  líneas  viva debe  de contar con un medio de desconexión  y de protección contra cortocircuitos y sobrecarga.

Los interruptores de seguridad con fusibles y los centros de carga con interruptores termomagnéticos.  Por norma  son medios para desconectan solo líneas vivas.

Métodos de bloqueo (impedir con candado que se cierre el interruptor) y etiquetado (letrero con aviso de intervención), deben  ser utilizado para evitar sufrir descargas eléctricas, durante el mantenimiento  con instalaciones eléctricas.

Identificación de  línea viva

Dada su importancia los conductores  vivos se deben  identificar  he instalar correctamente.
Alumnos de autotrónica del Centro Mexicano Francés del CONALEP, en la  pasada exposición CONAciencia  




lunes, 24 de julio de 2017

Relevador compacto para aplicaciones electrónicas

El relevador compacto para aplicaciones electrónicas permite el arranque y paro de cargas de potencia, a partir de circuitos electrónicos de control de baja potencia.

Relevador compacto para aplicaciones electrónicas

Es  un dispositivo de  interfaz, ya que permite la comunicación a distintos niveles,  la parte de control trabaja con voltajes mucho más pequeño que el voltaje de potencia.


Los relevadores compactos más comunes son del tipo electromagnético, (bobina y contactos) pero también los hay de estado sólido.

Aplicación del relevador compacto 

La salida del circuito electrónico alimenta a la bobina del relevador, con  valores de tensión propios  de  circuitos electrónicos, por ejemplo 5 voltios de corriente directa.


 Cuando la bobina es alimentada, opera los contactos  que trabajan el circuito de potencia, los contactos pueden interrumpir corrientes hasta de 10 amperios.


Relevadores compactos

Es tamaño es el que le da su característica de compacto,  sus  dimensiones son de 19.2 x 15.4 x 14.8 mm.

Es ideal para prácticas y proyectos electrónicos, ya que se puede montar en los tableros de electrónica (Protoboard).

Su  peso aproximado  es de 9.5 gramos,  y  tiene una expectativa de vida mecánica de 10, 000,000 operaciones y eléctricamente de 100,000 operaciones.

  
  
Montaje en tablero para prácticas de relevador compacto 

El cuerpo del relevador tiene una cubierta de plástico y es sellado con resina epóxica.



Relevador compacto  de cinco  terminales de aguja

Los 2 primeros números del número de clave,  indican el valor de la tensión con que trabaja  la bobina.


Los siguientes  2 números indican el valor de la corriente  máxima que  es capaz de interrumpir sus contactos sin dañarse.

Lo  común es   una intensidad de corriente de 10 amperios, valor  superior a los que manejan una mayoría de equipo doméstico, tales como lámparas, televisores, computadora, etcétera.

Valores eléctricos de relevadores compactos 

Un polo 2 tiros (SPDT), es la configuración más común, con presentación de 5 terminales.


Dos terminales para la bobina terminales 1 y 2, y las otras terminales son para los contactos.

Configuraciones de relevadores compactos 

 En circuitos de lógica TTL o microprocesadores en los cuales la señal de salida puede ser pequeña, los relevadores van en módulos de expansión diseñados para fines específicos.

Cuentan con optoacopladores para evitar la conexión directa entre las señales de microprocesadores y la bobina del relevador. Con conectores especiales y terminales de salida de relevador con tornillo (clemas) para asegurar la conexión.

Modulo de expansión con relevadores compactos

 El relevador compacto es un componente importante de la operación  de los circuitos electrónicos de potencia, módulo de aprendizaje de la especialidad de Mecatrónica del CONALEP.



Centro Mexicano Francés del CONALEP,  en Gómez Palacio Durango, México




domingo, 16 de julio de 2017

Sistemas Fotovoltaicos

Los sistemas fotovoltaicos convierten la luz solar en energía eléctrica.

Sistemas Fotovoltaicos

Son los módulos fotovoltaicos también llamados paneles solares los que generan la electricidad  de manera  comercial a partir de la luz del solar.

Un módulo fotovoltaico “MFV”  es un grupo de celdas fotovoltaicas interconectadas eléctricamente entre sí, mecánicamente agrupadas y encapsuladas en una unidad para protegerlas  del medio ambiente.


Módulo fotovoltaico

Un MFV es la unidad mas pequeña, para obtener valores normalizados se fabrican con celdas  conectadas en serie.

Por ejemplo una celda  de 18 Volts tiene 36 celdas (4 x  9), la de 37 volts tiene 72 celdas (6x12).

Hoy en día los  MFV comerciales principales son, del tipo monocristalino, tipo policristalinos  y tipo  capa fina.

Se requiere hacer arreglos de  paneles para obtener valores de tensión eléctrica a los valores de nuestros aparatos.
Arreglo de módulos solares


Es decir deben entregar los requerimientos de potencia y tensión que se requieren.

Conectando los paneles solares en serie, obtenemos mayor tensión (volts) en las terminales de una rama.

 VT = Vp1+ Vp2 + Vp3+ VP4.

Y conectando ramas en paralelo  aumentamos la potencia.

En el arreglo del ejemplo es el  triple  P = 3 VrIr, 

ya que la corriente total es la suma de la corriente de cada rama (IT = 3 Ir)).

Los generadores fotovoltaicos (GFV) proporcionan energía eléctrica de corriente directa.

Inversor solar

Un dispositivo electrónico de potencia llamado Inversor, tiene como función principal convertir la señal de c.d. del GFV (generador fotovoltaico) en una señal de corriente alterna.

La razón es que la mayoría de nuestros equipos trabajan con energía de corriente alterna con valores normalizados.

Tensiones con valores normalizados en México

Los valores de tensiones de interconexión en México, los determina la Comisión Federal de Electricidad "CFE" .

(6.3 especificación CFE G0100-4) para servicio domestico de la CFE  son 127 V. para sistemas monofásicos a 2 hilos; 120V/240 V para sistemas monofásicos a 3 hilos y 220V/ 127V para  sistemas trifásicos de 4 hilos. Todas con una frecuencia de 60 Hertz.

Inversor solar para instalación doméstica fotoeléctrica con señal de supervisión  por Wi-Fi 

Los dos sistemas fotovoltaicos  mas utilizados son.

1.- El Sistema fotovoltaico Independientes, no están conectados a la red de suministro eléctrico, dependen solo de una fuente de  energía  (Energía solar), y almacenan el excedente de energía en baterías.

Sistema Solar Fotovoltaico independiente

Las baterías de continuaran alimentando a las cargas en ausencia de la luz solar.

2. El sistema fotovoltaico interconectado a la red de suministro eléctrico (SFVI), la demanda de energía puede ser suministrada por cualquiera de las dos fuentes o por ambas.


Sistema Solar Fotovoltaico Interconectado

Ambos sistemas se conectan en paralelo y el SFV es el que se debe estar sincronizado con la red en frecuencia, fases y tensión.

Cualquier superávit  de potencia del SFV es inyectado a la red eléctrica y cualquier déficit es demandado a esta.

La sincronía de ambos sistemas la realiza el inversor, además el inversor debe detectar si hay ausencia de  alimentación en la red, de ser así desconectar todo el sistema. 

Ya que puede ser peligroso seguir alimentando  en caso de falla  en la red, o exista riesgo a personal en  trabajos de mantenimiento.



Nuevos profesionales técnicos de Fuentes Alternas de Energía, del Centro Mexicano Francés de Conalep 

Por seguridad y por la gran inversión en de sistemas fotovoltaicos, requieren de instalaciones realizadas por profesionales,  los nuevos técnicos de la carreras de Fuentes Alternas de Energía del CONALEP de Gómez Palacio, deberán instalar  correctamente   las  protecciones  contra fallas por  corto circuitos o por descargas atmosféricas.