ES2278289T3 - Dispositivo que comprende un motor electrico y un variador de velocidad. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo (10, 10'') destinado a ser conectado a una alimentación eléctrica que comprende tres fases (L1, L2, L3), comprendiendo este dispositivo: - un motor eléctrico asíncrono trifásico (1), que tiene unos arrollamientos (2a, 2b, 2c) conectados en triángulo, estando estos arrollamientos conectados a unos bornes de conexión (1a, 1b, 1c), - un variador de velocidad (9, 9'') que comprende: - por lo menos un conmutador que permite conectar selectivamente el motor a la alimentación eléctrica según una de dos configuraciones eléctricas por lo menos, correspondiendo estas configuraciones respectivamente a unas velocidades de rotación diferentes del motor, en una primera de dichas configuraciones, uno (1a) de los bornes del motor está conectado a una primera fase (L1) de la alimentación por medio de por lo menos un condensador de línea (6; 6''; 6''''), mientras que los otros dos bornes (1b, 1c) están conectados entre sí por medio de por lo menos un condensador de motor (5), estando uno (1b) de estosotros bornes (1, 1c) además conectado a una segunda fase (L2) de la alimentación.
Description
Dispositivo que comprende un motor eléctrico y
un variador de velocidad.
La presente invención se refiere a los
dispositivos destinados a ser conectados a una alimentación
eléctrica trifásica, que comprenden un motor eléctrico y un
variador de velocidad que permite actuar sobre la velocidad de
rotación del motor.
La invención se refiere más particularmente los
dispositivos en los cuales el motor eléctrico es un motor
asíncrono, de par cuadrático, en particular destinado a la
refrigeración y al tratamiento del aire o al bombeo.
Para hacer variar la velocidad de rotación de un
motor asíncrono, las soluciones propuestas consisten en hacer
variar la polaridad del motor utilizando por ejemplo varios
bobinados o unos bobinados que tienen varias polaridades, en hacer
variar la tensión de alimentación utilizando un transformador, un
autotransformador o un graduador de tensión o también en actuar
sobre la frecuencia de alimentación utilizando un variador de
frecuencia.
La solución que consiste en hacer variar la
polaridad del motor tiene por inconveniente en particular disminuir
la potencia masiva del motor y provocar un coste de fabricación del
motor más elevado.
Las otras soluciones presentan el inconveniente
de utilizar unos sistemas onerosos.
Los documentos DE 19635597, EP 0099803 y EP
0841745 divulgan unos dispositivos a conectar a unos motores
trifásicos.
La invención prevé actuar sobre la velocidad de
rotación de un motor asíncrono de una manera fiable y relativamente
poco costosa.
La invención responde a este objetivo gracias a
un dispositivo destinado a ser conectado a una alimentación
eléctrica que comprende tres fases, comprendiendo este
dispositivo:
- -
- un motor eléctrico asíncrono trifásico, que tiene unos arrollamientos conectados en triángulo, estando estos arrollamientos conectados a unos bornes de conexión,
- -
- un variador de velocidad que comprende:
- -
- por lo menos un conmutador que permite conectar selectivamente el motor a la alimentación eléctrica según una de dos configuraciones eléctricas por lo menos, correspondiendo estas configuraciones respectivamente a las velocidades de rotación diferentes del motor,
en una primera de dichas
configuraciones, uno de los bornes del motor está conectado a una
primera fase de la alimentación por medio de por lo menos un
condensador de línea, mientras que los otros dos bornes están
conectados entre sí por medio de por lo menos un condensador de
motor, estando unos de estos otros bornes además conectado a una
segunda fase de la
alimentación.
La invención presenta numerosas ventajas.
En primer lugar, los condensadores utilizados no
disipan una potencia térmica importante y la potencia absorbida por
el dispositivo es sensiblemente igual a la absorbida por el motor
asíncrono.
Además, la realización del motor no se hace más
compleja puesto que un motor asíncrono convencional acoplado en
triángulo puede ser utilizado. La posibilidad de hacer girar el
motor a una velocidad reducida no se hace por tanto en detrimento
de la potencia masiva del motor.
Finalmente, la fabricación del variador de
velocidad puede realizarse a un coste relativamente bajo teniendo
en cuenta la ausencia de componentes electrónicos de potencia
costosos y de circuito electrónico complejo.
En una realización particular de la invención,
en una segunda de dichas configuraciones de alimentación eléctrica
del motor, los tres bornes del motor están conectados directamente a
las fases respectivas de la alimentación, lo que permite hacer
girar el motor asíncrono a su velocidad máxima.
En caso necesario, el dispositivo puede ser
realizado de manera que permita la elección entre más de dos
velocidades de rotación del motor.
El dispositivo puede así comprender por lo menos
un segundo condensador de línea y un conmutador que permite
seleccionar entre por lo menos dos condensadores de línea el que es
puesto en servicio. Los valores de capacidad, diferentes de estos
condensadores de línea se eligen en función de las velocidades de
rotación deseadas.
\newpage
Preferentemente, el valor de capacidad del
condensador de línea es inferior al condensador de motor, lo que
permite obtener más fácilmente una velocidad de rotación
estable.
La capacidad del condensador de línea puede
estar comprendida por ejemplo entre 10 y 100 \muF y la del
condensador del motor comprendida también entre 10 y 100 \muF,
por ejemplo.
La potencia útil del motor puede ser por ejemplo
superior o igual a 500 W, en particular superior o igual a 60 W, en
particular superior o igual a 750 W, incluso superior o igual a 1,5
kW u otro también.
El motor puede comprender, por ejemplo cuatro,
seis, ocho, diez, doce o dieciséis polos en el estator.
En el caso de un motor de seis polos, el valor
de la capacidad del condensador de línea puede estar por ejemplo
comprendido entre 30 y 50 \muF, siendo por ejemplo de 40 \muF, y
la del condensador de motor, superior, puede estar comprendida
entre 40 y 80 \muF siendo por ejemplo de 60 \muF.
En el caso de un motor de ocho polos, la
capacidad del condensador de línea puede estar por ejemplo
comprendida entre 10 y 40 \muF, siendo por ejemplo de 20 ó 25
\muF, y la del condensador de motor, superior, puede estar
comprendida entre 20 y 50 \muF, siendo por ejemplo de 30
\muF.
La tensión de aislamiento de los condensadores
utilizados es preferentemente superior o igual a la tensión máxima
entre fases de alimentación, siendo por ejemplo de 400 V en el caso
de una alimentación trifásica de 380
V.
V.
La invención tiene también por objeto un
variador para un dispositivo tal como el definido más arriba.
Este variador puede comprender, por ejemplo:
- -
- tres bornes de salida a conectar a un motor asíncrono trifásico,
- -
- tres bornes de entrada conectados a una alimentación trifásica,
- -
- un conmutador que permite conectar selectivamente los tres bordes de salida según una de dos configuraciones eléctricas por lo menos, correspondiendo estas configuraciones respectivamente a unas velocidades de rotación diferentes del motor,
en una primera de dichas
configuraciones, uno de los bordes de salida está conectado a un
primer borne de entrada por medio de por lo menos un condensador de
línea, mientras que los otros bornes de salida están conectados
entre sí por medio de por lo menos un condensador de motor, estando
uno de estos otros bornes de salida además conectado a un segundo
borne de entrada. En una segunda configuración, los tres bornes de
salida están respectivamente conectados a los bornes de
entrada.
El conmutador puede comprender un botón de mando
manual y/o un relé electromecánico o electrónico.
El conmutador puede también comprender, cuando
comprende un relé, unos bornes de control que permitan conectar un
cable de mando a distancia del variador.
La invención podrá comprenderse mejor con la
lectura de la descripción detallada que sigue, de ejemplos de
realización no limitativos de ésta, y con el examen del plano anexo,
en el cual:
- la figura 1 representa de forma esquemática un
primer ejemplo de dispositivo según la invención, estando el
variador de velocidad en una configuración correspondiente a una
velocidad máxima de rotación del motor,
- la figura 2 representa un dispositivo de la
figura 1, después de accionamiento del conmutador para colocar el
variador en una configuración de alimentación del motor que
corresponde a una velocidad de rotación más baja de éste,
- la figura 3 representa una variante de
realización que permite seleccionar una velocidad de rotación del
motor entre una pequeña velocidad, una velocidad media y una gran
velocidad de rotación, y
- la figura 4 representa de forma esquemática un
ejemplo entre otros de taja de variador.
El dispositivo 10 representado en las figuras 1
y 2 comprende un motor eléctrico asíncrono trifásico 1 y un
variador de velocidad 9 que permite hacer girar el motor 1 a su
velocidad máxima o a una velocidad reducida.
El motor 1 comprende tres arrollamientos 2a 2b y
2c acoplados en triángulo, realizándose la alimentación del motor a
través de bornes de conexión 1a, 1b y 1c del motor.
\newpage
El dispositivo 10 está destinado a ser conectado
a una alimentación eléctrica trifásica 2 que comprende tres fases
L1, L2, L3, proviniendo esta alimentación por ejemplo de una red
industrial 380 V o de un ondulador conectado a una fuente de
corriente continua.
El variador 9 comprende por ejemplo una caja 12
representada de forma simplificada en la figura 4.
Esta caja 12 puede, en caso necesario, ser
solidaria del motor, estando por ejemplo fijada sobre el cárter de
éste.
La caja 12 puede también ser suprimida, alojada
en un armario o reemplazada por un armario.
El variador 9 puede comprender, como se ha
ilustrado también en la figura 4, unos bornes de entrada 14a, 14b,
y 14c a conectar a las fases L1, L3 respectivamente y unos bornes de
salida 13a, 13b, 13c a conectar respectivamente los bornes 1a, 1b y
1c del motor 1.
El variador 9 comprende, en el ejemplo
ilustrado, un conmutador que comprende un primer conjunto de
interruptores 3a, 3b, 3c y un segundo conjunto de interruptores 4a,
4b, 4c, estando estos interruptores representados de forma
esquemática en las figuras 1 y 2.
El término "conmutador" no debe entenderse
con un sentido restrictivo y puede corresponder a un órgano de
conmutación puramente mecánico, que comprende por ejemplo un botón
11, de mando manual accionado en desplazamiento por el usuario para
seleccionar una velocidad entre varias, como se ha ilustrado en la
figura 4, o también corresponder a un relé electromecánico. El
conmutador puede también ser puramente electrónico. En este último
caso, los interruptores del relé o del órgano de conmutación
mecánica son reemplazados por unos interruptores electrónicos, con
semiconductor.
Cuando el conmutador comprende un relé
electromecánico en particular, este puede ser por ejemplo controlado
por un cable de mando a distancia conectado a unos bornes 15 del
variador 9, por ejemplo en número de dos y conectados a la bobina
del relé.
El variador 9 comprende también, de acuerdo con
la invención, un condensador de motor 5 y un condensador de línea
6, lo cuales pueden estar alojados por ejemplo en la caja 12 del
variador.
En una primera configuración de alimentación
eléctrica del motor 1, representado en la figura 2, éste es
alimentado de manera que gira a velocidad reducida, con
deslizamiento.
En esta configuración, los interruptores 3a, 3b
y 3c están abiertos mientras que los interruptores 4a, 4b y 4c
están cerrados.
El primer borne 1a del motor es alimentado por
la primera fase L1, por medio del condensador de línea 6. Los
bornes 1b y 1c están conectados entre sí por el condensador 5 y el
borne 2b está alimentado por la segunda fase L2. En una variante,
si se desea hacer girar el motor en sentido inverso, es el borne 1c
que es alimentado por la fase L2.
En la segunda configuración de alimentación
eléctrica del motor, representa en la figura 1, este gira a su
velocidad máxima. Los interruptores 4a, 4b y 4c están abiertos
mientras que los interruptores 3a, 3b y 3c están cerrados, de tal
manera que las tres fases L1, L2, L3 alimentan respectivamente los
bornes 1a, 1b y 1c del motor 1.
La figura 3 representa un dispositivo 10' de
acuerdo con una variante de realización, que comprende un motor 1
idéntico al de las figuras 1 y 2 y un variador 9' que difiere del
variador 9 por el hecho de que comprende no ya un solo condensador
de línea 6 sino dos condensadores de línea 6' y 6'' y un conmutador
7 que permite seleccionar uno de estos condensadores 6' y 6'',
teniendo estos últimos unos valores de capacidad diferentes, siendo
la del condensador 6'' superior a la del condensador 6'.
En la configuración de velocidad máxima, los
interruptores 3a,3b y 3c están cerrados y los interruptores 4a, 4b
y 4c están abiertos. En la configuración correspondiente a la menor
velocidad de rotación, los interruptores 3a, 3b y 3c están abiertos
y los interruptores 4a, 4b y 4c están cerrados. El condensador de
línea 6' está en servicio. En la configuración correspondiente a la
velocidad media, es el condensador 6'' que está en servicio en
lugar del condensador 6'.
El condensador de motor 5 y cada condensador de
línea 6, 6' ó 6'' puede ser un componente único o estar formado por
un conjunto en serie o paralelo de varios componentes, de manera que
se obtenga el valor de capacidad deseado.
En un ejemplo, entre otros, de realización de la
invención, en particular para un motor con seis polos que tiene por
ejemplo una potencia útil de 1,8 kW aproximadamente, el valor del
condensador de línea 6 puede ser elegido por ejemplo de 40 \muF y
el del condensador de motor 5 de 60 \muF. El motor 1 puede girar,
en la configuración de baja velocidad, a una velocidad de rotación
de 500 vueltas por minuto y en una configuración de velocidad
máxima a 900 vueltas por minuto aproximadamente. La tensión de
aislamiento de los condensadores utilizados es por ejemplo de 400
V, siendo la línea de alimentación trifásica de una tensión de 380 V
entre fases.
\newpage
En otro ejemplo de la realización de la
invención, para un motor de ocho polos y la misma alimentación
eléctrica, el condensador de línea 6' puede tener una capacidad de
20 \muF, el condensador de línea 6'' una capacidad de 25 \muF y
el condensador de motor 5 una capacidad de 30 \muF. La potencia
útil del motor 1 es por ejemplo de 750 W.
En la configuración de velocidad máxima, es
decir cuando el motor es alimentado directamente, estando los
interruptores 3a, 3b y 3c cerrados y los interruptores 4a, 4b y 4c
abiertos, la velocidad de rotación del motor es de aproximadamente
700 vueltas por minuto.
En la configuración de baja velocidad, los
interruptores 3a, 3b y 3c están abiertos, los interruptores 4a, 4b
y 4c están cerrados y el conmutador 7 basculado sobre el condensador
de línea 6', la velocidad de rotación del motor es de
aproximadamente 330 vueltas por minuto.
En la configuración de velocidad media, estando
el conmutador 7 basculado sobre el condensador de línea 6'', la
velocidad de rotación es de aproximadamente de 560 vueltas por
minuto.
Desde luego, la invención no está limitada a los
ejemplos que acaban de ser descritos.
En particular, el variador de velocidad puede
estar realizado con más de dos condensadores de línea, de manera
que disponga de una mayor elección aún de velocidades de
rotación.
El paso de una configuración de alimentación del
motor a la otra puede realizarse por ejemplo en función de un
algoritmo de regulación, a fin de regular una temperatura o una
presión, por ejemplo.
El motor puede arrastrar por ejemplo un
ventilador, helicoide o centrífugo, o una bomba, en particular
centrífuga. En estas aplicaciones, el par es cuadrático.
En toda la descripción, comprendidas las
reivindicaciones, la expresión "que comprende un" debe
entenderse como sinónimo de "que comprende por lo menos un",
salvo que se especifique lo contrario.
Claims (17)
1. Dispositivo (10, 10') destinado a ser
conectado a una alimentación eléctrica que comprende tres fases
(L1, L2, L3), comprendiendo este dispositivo:
- -
- un motor eléctrico asíncrono trifásico (1), que tiene unos arrollamientos (2a, 2b, 2c) conectados en triángulo, estando estos arrollamientos conectados a unos bornes de conexión (1a, 1b, 1c),
- -
- un variador de velocidad (9, 9') que comprende:
- -
- por lo menos un conmutador que permite conectar selectivamente el motor a la alimentación eléctrica según una de dos configuraciones eléctricas por lo menos, correspondiendo estas configuraciones respectivamente a unas velocidades de rotación diferentes del motor,
en una primera de dichas
configuraciones, uno (1a) de los bornes del motor está conectado a
una primera fase (L1) de la alimentación por medio de por lo menos
un condensador de línea (6; 6'; 6''), mientras que los otros dos
bornes (1b, 1c) están conectados entre sí por medio de por lo menos
un condensador de motor (5), estando uno (1b) de estos otros bornes
(1, 1c) además conectado a una segunda fase (L2) de la
alimentación.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el valor de capacidad del condensador de
línea (6;6';6'') es inferior al del condensador de motor (5).
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque en una segunda de dichas configuraciones
de alimentación eléctrica del motor, los tres bordes (1a, 1b, 1c)
del motor están conectados directamente a las fases respectivas
(L1, L2, L3) de la alimentación.
4. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque comprende unos
medios que permiten la elección entre más de dos velocidades de
rotación del motor.
5. Dispositivo según la reivindicación 4,
caracterizado porque comprende por lo menos un segundo
condensador de línea y un conmutador (7) que permite seleccionar
entre por lo menos dos condensadores de línea (6'; 6'') el que es
puesto en servicio, siendo los valores de capacidad, diferentes, de
estos condensadores de línea elegidos en función de las velocidades
de rotación deseadas.
6. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la capacidad del condensador de línea
está comprendida entre 10 y 100 \muF.
7. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la capacidad del condensador de motor
está comprendida entre 10 y 100 \muF.
8. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la potencia
útil del motor es superior o igual a 600 W.
9. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el motor
comprende cuatro, seis, ocho, diez, doce o dieciséis polos en el
estator.
10. Dispositivo según la reivindicación 9,
siendo el motor de seis polos, caracterizado porque el valor
de la capacidad del condensador de línea está comprendido entre 30 y
50 \muF siendo en particular de 40 \muF y el del condensador de
motor, superior, está comprendido entre 40 y 80 \muF, siendo en
particular de 60 \muF.
11. Dispositivo según la reivindicación 9,
siendo el motor de ocho polos, caracterizado porque la
capacidad del condensador de línea está comprendida entre 10 y 40
\muF, siendo en particular de 20 ó 25 \muF, y la del
condensador de motor, superior, está comprendida entre 20 y 50
\muF, siendo en particular de 30 \muF.
12. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la tensión
de aislamiento de los condensadores utilizados es superior o igual
a la tensión máxima entre fases de alimentación, siendo en
particular de 400 V.
13. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el motor
arrastra un ventilador o una bomba.
14. Variador, que comprende:
- -
- tres bornes de salida (13a, 13b, 13c) a conectar a un motor asíncrono trifásico,
- -
- tres bornes de entrada (14a, 14b, 14c) a conectar a una alimentación trifásica,
- -
- un conmutador que permite conectar selectivamente los bornes de salida a los bornes de entrada según una de dos configuraciones que corresponden respectivamente a diferentes velocidades de rotación del motor,
en una primera de dichas
configuraciones, uno de los bornes de salida está conectado a un
primer borne de entrada por medio de por lo menos un condensador de
línea, mientras que los otros bornes de salida están conectados
entre ellos por medio de por lo menos un condensador de motor,
estando uno de estos otros bornes de salida además conectado a un
segundo borne de
entrada.
15. Variador según la reivindicación 14,
caracterizado porque el conmutador comprende un botón (11) de
mando manual.
16. Variador según la reivindicación 14,
caracterizado porque el conmutador comprende un relé
electromecánico o electrónico.
17. Variador según la reivindicación 16,
caracterizado porque el conmutador comprende unos bornes (15)
que permiten conectar un cable de mando a distancia del
variador.
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