ES2310607T3 - Accionamiento de motor electrico. - Google Patents
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Abstract
Accionamiento de motor eléctrico para accionar un motor de corriente alterna (1, 10), comprendiendo dicho accionamiento de motor eléctrico un convertidor de frecuencia (2, 6) para controlar el motor, cuyo convertidor de frecuencia (2, 6) comprende un rectificador (21, 61) y un inversor (22, 62) incorporados en la práctica mediante el uso de interruptores semiconductores (3, 13) dispuestos en un puente, consistiendo el inversor en dos puentes para la alimentación de voltaje positivo y negativo al motor eléctrico, y un circuito intermedio (23, 63) entre el rectificador y el inversor, comprendiendo dicho circuito intermedio un condensador (23a, 63a) y una unidad (7) de inductores prevista en la entrada del convertidor de frecuencia (6) y, al mismo tiempo, en la entrada del rectificador, estando los inductores (7 1 , 7 2 , 7 3 ) comprendidos en la unidad, conectados a cada fase (R, S, T); y una unidad de control (64, 64b) para controlar los interruptores del inversor, y el accionamiento del motor eléctrico comprende una unidad (8) de medición de corriente para vigilar y/o medir la corriente alimentada al motor eléctrico, y en el que la primera unidad reguladora del accionamiento del motor eléctrico contiene dicho circuito intermedio (63) y dicha unidad (7) de inductores, caracterizado porque el accionamiento de motor eléctrico comprende, además, una segunda unidad reguladora, por lo que el condensador del citado circuito intermedio (63) de la primera unidad reguladora contiene un condensador de bajo valor, del orden de 50 muF, preferiblemente comprendido en el margen de entre 10 y 100 muF, mientras que la segunda unidad reguladora contiene un interruptor auxiliar (13: 13 1 , 13 3 , 13 5 ) y, porque el interruptor auxiliar está conectado a los interruptores semiconductores (12: 12 1 , 12 3 , 12 5 ) de un puente superior (62a) del inversor, al que está dispuesta que se aplique la alimentación de corriente eléctrica a través de un relé de seguridad (9), estando conectado dicho interruptor auxiliar a los interruptores semiconductores (12) del citado puente superior (62a) de manera que la señal de control para dichos interruptores semiconductores pase por el interruptor auxiliar cuando éste último se encuentre en estado de conducción, y porque la unidad de control (64, 64b) comprende una unidad (14) de vigilancia de corriente conectada a los interruptores semiconductores (12: 12 2 , 12 4 , 12 6 ) de un puente inferior (62b) del inversor.
Description
Accionamiento de motor eléctrico.
El presente invento se refiere a un
accionamiento de motor eléctrico de corriente alterna como se define
en el preámbulo de la reivindicación 1, diseñado especialmente para
un ascensor.
La fig. 1 ilustra un accionamiento de motor
eléctrico de la técnica anterior para un ascensor, que es aplicable
para el control y la regulación de un motor de corriente alterna,
preferiblemente un motor trifásico 1. El accionamiento de motor
eléctrico comprende un convertidor de frecuencia 2 que contiene un
rectificador 21 y un inversor 22, que están conectados entre sí
mediante un circuito intermedio 23. La entrada del rectificador 21
está conectada a una fuente de alimentación de corriente alterna,
tal como una fuente de alimentación trifásica, tal como una red
eléctrica SV, y su salida proporciona un voltaje continuo U_{c}
para el circuito intermedio, teniendo este voltaje una magnitud
regulable o constante. El circuito intermedio comprende un
condensador 23a de gran capacidad, generalmente un condensador
electrolítico, que está conectado entre los terminales de salida
del rectificador 21, aplicándose el voltaje continuo U_{c} a
través de sus terminales. El voltaje continuo U_{c} es alimentado
a la entrada del inversor 22.
El convertidor de frecuencia 2 comprende,
también, una unidad 24, 24b de control del inversor mediante la
cual se controlan el funcionamiento del inversor 22 y, además, el
motor eléctrico 1. Si se incorpora el rectificador 21 utilizando
puentes de diodos, entonces su funcionamiento no es controlado y no
es necesaria unidad de control separada. Si el rectificador 21
contiene interruptores semiconductores controlables, entonces es
necesario dotar al rectificador 21 de una unidad de control 24,
24a, que se utiliza para controlar el funcionamiento del
rectificador 21 y, especialmente, la magnitud del voltaje continuo
U_{c} del circuito intermedio. Mediante el inversor 22,
controlado por la unidad de control 24, 24b, se generan un voltaje
trifásico y una corriente de frecuencia ajustable para el motor
eléctrico 3, de forma que puede hacerse variar la velocidad de
rotación del motor entre cero y una velocidad máxima
predeterminada. El inversor 22 se utiliza, también, para elegir la
secuencia de fase, es decir, el sentido de giro del motor.
Tanto el rectificador 21 como el inversor 22 se
incorporan en la práctica, generalmente, utilizando interruptores
semiconductores. Tales interruptores semiconductores incluyen, por
ejemplo, tiristores, triacs (triodos para corriente alterna),
MOSFET (transistores de efecto de campo de metal óxido
semiconductor) e IGBT (transistores bipolar con electrodo de mando
aislado). El rectificador y el inversor se incorporan en la
práctica, preferiblemente, como circuitos puente de IGBT
(transistores bipolares con electrodo de mando aislado), La fig. 2
ilustra un circuito puente de esta clase. El circuito puente
comprende seis transistores IGBT 3: 3^{1}, 3^{2}, 3^{3},
3^{4}, 3^{5}, 3^{6}, fig. 3, conectados en paralelo por pares.
Cuando el circuito puente de IGBT está dispuesto para funcionar
como un rectificador 21, cada fase R, S, T, de voltaje de
alimentación está conectada a la entrada IN1 del rectificador entre
los transistores de un correspondiente par de transistores IGB
3^{1}, 3^{2}, 3^{3}, 3^{4}, 3^{5}, 3^{6} y a su través
a los terminales positivo y negativo de la salida OUT1 (SALIDA1)
del rectificador. Cuando el circuito puente de IGBT está dispuesto
para funcionar como un inversor 22, sus terminales de entrada y de
salida están conectados al revés como IN2 (ENTRADA2), OUT2
(SALIDA2) con respecto a la configuración como rectificador; el voltaje U_{c} de corriente continua del circuito intermedio se aplica a través de los pares de transistores IGB conectados en paralelo a la entrada IN2, y cada voltaje de fase de corriente alterna en la salida OUT2 se obtiene de un punto situado entre los transistores del respectivo par de
transistores.
(SALIDA2) con respecto a la configuración como rectificador; el voltaje U_{c} de corriente continua del circuito intermedio se aplica a través de los pares de transistores IGB conectados en paralelo a la entrada IN2, y cada voltaje de fase de corriente alterna en la salida OUT2 se obtiene de un punto situado entre los transistores del respectivo par de
transistores.
Previstos en los lados de entrada y de salida,
es decir, en el lado de la fuente de alimentación y en el lado del
motor, respectivamente, del convertidor de frecuencia 2, hay
contactores primeros y segundos 4, 5. Estos contactores tienen
interruptores en número correspondiente al número de fases, en este
caso, tres interruptores. Mediante los primeros contactores 4 o
contactores de entrada, el convertidor de frecuencia 2 es conectado
a diferentes fases R, S, T, de la fuente de alimentación de
corriente alterna, de preferencia una red eléctrica SV.
Similarmente, a través de los segundos contactores 5, el motor
eléctrico 1 es conectado a los terminales de salida del convertidor
de frecuencia 2. Cuando los contactores 4, 5 están abiertos, no se
transmite corriente eléctrica desde la fuente de alimentación, por
el convertidor de frecuencia 2, al motor 1. Cuando los contactores
4, 5 están cerrados, se alimenta la corriente eléctrica desde la
fuente de alimentación SV al motor 1. Los contactores primeros y
segundos 4, 5 son controlados, de preferencia, por medio de un
interruptor de control 15, común. El interruptor de control 15 se
cierra cuando los contactores 4, 5 han de cerrarse para empezar a
alimentar corriente al motor (y, similarmente, los contactores 4, 5
se abren cuando ha de interrumpirse la alimentación de corriente al
motor 1), El propósito principal de la disposición de interruptores
descrita en lo que antecede, especialmente en una aplicación en
ascensores, es garantizar el funcionamiento seguro del motor
eléctrico y del ascensor en conjunto.
Un problema con el uso de los contactores 4, 5
es que exigen un mantenimiento regular y que tienen una vida útil
en servicio limitada (por ejemplo, 2 años). Un inconveniente
adicional lo constituye el ruido producido por el funcionamiento de
los contactores, que es generado por el rápido movimiento y la
brusca parada de los elementos de conexión del contactor. Otros
problemas se deben a las perturbaciones magnéticas generadas por
los contactores. Los contactores, también, incrementan el precio del
accionamiento del motor eléctrico.
Por la solicitud de patente europea
EP-1037354 se conoce ya un accionamiento de motor
eléctrico para un ascensor que, en principio, corresponde al
accionamiento de motor representado en la fig. 1, con las
diferencias siguientes. No están previstos contactores entre el
inversor y el motor eléctrico. Los impulsos de control para cada
IGBT interruptor semiconductor del circuito puente inversor son
alimentados a través de un interruptor óptico en el que la
alimentación de voltaje a su diodo fotoemisor es, además, vigilada y
controlada mediante un relé de seguridad. Cuando se excita el relé
de seguridad, se interrumpe la alimentación de voltaje al diodo
fotoemisor y los impulsos de control enviados por la unidad de
control no pueden pasar por el interruptor óptico al electrodo de
mando G del IGBT interruptor semiconductor. La alimentación de
energía al motor a través del inversor se interrumpe y el motor
se
detiene.
detiene.
Un inconveniente con el accionamiento de motor
eléctrico de acuerdo con la solicitud EP antes citada, es que
únicamente ofrece una solución parcial a los problemas de los
contactores descritos en lo que antecede. Además, la entrada del
inversor está provista de contactores por los que se alimenta
electricidad en forma de corriente alterna desde una red trifásica
al convertidor de frecuencia y, además, al motor eléctrico.
El documento US 6.009.003 describe un
accionamiento de motor eléctrico para accionar un motor de corriente
alterna de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
El objeto del presente invento es eliminar los
problemas asociados con el uso de contactores en general. El
invento pretende conseguir un nuevo accionamiento de motor eléctrico
seguro y fiable. Un objeto específico del invento es incorporar un
accionamiento de motor eléctrico para un ascensor o equivalente con
el fin de permitir que un motor eléctrico utilizado como órgano
motor sea conectado a una fuente de alimentación de corriente
eléctrica e, igualmente, sea desconectado de la fuente de
alimentación de corriente eléctrica de tal manera que no requiera
el uso de contactores en absoluto.
El accionamiento de motor eléctrico del invento
se caracteriza por el contenido de la reivindicación 1.
Realizaciones preferidas del invento se ofrecen en las
reivindicaciones subordinadas.
El accionamiento de motor eléctrico del invento
para hacer funcionar un motor de corriente alterna comprende un
convertidor de frecuencia para controlar el motor, comprendiendo
dicho convertidor de frecuencia un rectificador y un inversor
incorporados empleando interruptores semiconductores dispuestos como
un circuito puente, y un circuito intermedio situado entre el
rectificador y el inversor y provisto de un condensador. De acuerdo
con el invento, el accionamiento de motor eléctrico comprende,
además, dos unidades reguladoras, la primera de las cuales
contiene: una unidad de inductores prevista en la entrada del
convertidor de frecuencia y, al mismo tiempo, en la entrada del
rectificador, estando conectados a cada fase los inductores de la
unidad; y un circuito intermedio con un condensador de poca
capacitancia, del orden de 50 \muF; y el segundo contiene: un
interruptor auxiliar al que está dispuesta para conectarse la
alimentación de corriente eléctrica mediante un relé de seguridad,
estando conectado dicho interruptor auxiliar a cada interruptor
semiconductor del puente inversor de forma que la señal de control
para cada interruptor semiconductor pasará por el interruptor
auxiliar cuando esté en estado de conducción; y una unidad de
medición de corriente para medir la corriente alimentada al motor
eléctrico.
De acuerdo con el invento, la segunda unidad de
control contiene: un interruptor auxiliar, cuya alimentación de
corriente eléctrica está dispuesta para que tenga lugar a través de
un relé de seguridad y conectado a cada interruptor semiconductor
en el puente superior del inversor de forma que la señal de control
para cada interruptor semiconductor pasará por el interruptor
auxiliar cuando se encuentre en estado de conducción; una unidad de
medición de corriente para vigilar y/o medir la corriente alimentada
al motor eléctrico; y una unidad de vigilancia de corriente
conectada a cada interruptor semiconductor en el puente inferior del
inversor.
La ventaja más importante del invento es que el
accionamiento de motor eléctrico puede ser incorporado en la
práctica sin contactores, es decir, sin elementos de interrupción
mecánicos. Esto supone una mejora en la fiabilidad por cuanto el
accionamiento de motor eléctrico carece ya de elementos de
interrupción móviles sometidos a desgaste; estos han sido
sustituidos por circuitos y/o componentes electrónicos. El invento
tiene la ventaja de eliminar el problema del ruido generado por los
contactores metálicos. El invento proporciona la ventaja de que la
eliminación de los contactores permite conseguir ahorros en los
costes de instalación y de mantenimiento.
El invento también ofrece la ventaja de que la
temperatura de trabajo del accionamiento de motor eléctrico puede
aumentarse claramente, más preferiblemente desde el anterior límite
de 20ºC hasta los 100ºC. Puede reducirse el tamaño de los elementos
de refrigeración, lo que supone un ahorro de espacio y de
costes.
Otra ventaja del invento es que en el circuito
intermedio del convertidor de frecuencia, se utiliza un condensador
de bajo valor, por ejemplo, 50 \muF. Estos condensadores son
condensadores de plástico o de papel, duraderos y baratos. Los
condensadores previamente utilizados en este circuito son
condensadores húmedos, de elevado valor, típicamente de 1000
\muF, de construcción electrolítica. Estos componentes están
sometidos a desgaste y han de renovarse con relativa
frecuencia.
En cuanto a las otras ventajas del invento, son
de aplicación las siguientes observaciones generales. La distorsión
armónica del accionamiento de motor eléctrico puede reducirse porque
el valor del condensador del circuito intermedio es claramente
reducido en comparación con la técnica anterior. Además, se hace
posible conseguir el frenado dinámico del motor eléctrico sin
ninguna adición al equipo técnico. El frenado dinámico se basa en
una nueva disposición para controlar el inversor de la realización
más preferida del invento.
\newpage
En lo que sigue se describirán con detalle el
invento y sus otras ventajas con referencia a los dibujos adjuntos,
en los que:
la fig. 1 presenta un accionamiento de motor
eléctrico de la técnica anterior;
la fig. 2 presenta un diagrama esquemático de un
circuito puente rectificador e inversor;
la fig. 3 presenta un interruptor semiconductor
ventajoso adecuado para el circuito puente;
la fig. 4 ilustra un diagrama esquemático del
circuito de entrada, del rectificador y del circuito intermedio de
un accionamiento de motor eléctrico de acuerdo con el invento;
la fig. 5 muestra un circuito intermedio
alternativo;
la fig. 6 presenta un diagrama esquemático del
inversor utilizado en el accionamiento de motor eléctrico del
invento; y
la fig. 7 ilustra el diagrama de circuito del
interruptor semiconductor y de la unidad de vigilancia del inversor
de la fig. 5.
Las figuras 1, 2 y 3 se describen en lo que
antecede en la exposición de la técnica anterior. En lo que sigue,
se considerará el invento con referencia, en especial, a las figuras
4-7.
En las figuras 4-7 componentes
mutuamente correspondientes se indican con los mismos números de
referencia.
En la fig. 4 se muestra un accionamiento de
motor eléctrico de acuerdo con el invento. El accionamiento de
motor eléctrico se utiliza para regular y controlar un motor de
corriente alterna, en el presente caso un motor síncrono trifásico
10. El accionamiento de motor eléctrico comprende un convertidor de
frecuencia 6 que, a su vez, comprende un rectificador 61 y un
inversor 62. El rectificador 61 y el inversor 62 están conectados
entre sí mediante un circuito intermedio 63 adecuado. La entrada del
rectificador 61 está conectada a una fuente de alimentación de
corriente alterna, tal como una fuente de alimentación de corriente
trifásica, por ejemplo a una red eléctrica SV, mediante una unidad
7 de inductores. La unidad 7 de inductores comprende un inductor
7^{1}, 7^{2}, 7^{3} conectado a cada fase R, S, T. El
rectificador 61 consiste, de preferencia, en un puente constituido
utilizando interruptores semiconductores tal como, por ejemplo, el
puente mostrado en la fig. 2. La salida del rectificador 61 está
conectada al circuito intermedio 63. El circuito intermedio 63
comprende, al menos, un condensador 63a conectado entre los
terminales de salida del rectificador 61, aplicándose el voltaje
rectificado U_{c} a través del condensador.
De acuerdo con el invento, el accionamiento de
motor eléctrico comprende, además, dos unidades reguladoras. La
primera unidad de control comprende la unidad 7 de inductores, que
está conectada a la entrada del convertidor de frecuencia 6 y, por
tanto, a la entrada del rectificador 61 y el condensador 63a del
circuito intermedio 63, que tiene un valor bajo, del orden de 50
\muF.
En el accionamiento de motor eléctrico del
invento, el condensador 63a del circuito intermedio 63 es un
condensador de valor sustancialmente más bajo que en los
accionamientos de motor eléctrico de la técnica anterior. El valor
de este condensador ha sido, típicamente, de 1000 \muF, mientras
que en la solución del presente invento es, típicamente, del orden
de 50 \muF, preferiblemente de entre 10 y 100 \muF. Así, el
valor del condensador 63a del circuito intermedio 63 es, solamente,
del 5 al 10% del valor del condensador utilizado previamente o,
incluso, inferior a este valor. El uso de un gran condensador en el
circuito intermedio se ha basado en la circunstancia de que, en el
caso de una parada de emergencia del motor eléctrico, la energía
almacenada en el motor ha de descargarse en algún sitio, en este
caso en un condensador suficientemente grande del circuito
intermedio 63. La reducción del tamaño del condensador lleva, de
nuevo, a mayores variaciones de voltaje en el circuito intermedio
63 y esto, a su vez, aplica un esfuerzo adicional sobre los
semiconductores del inversor 62. Sin embargo, los modernos
interruptores semiconductores, especialmente los IGBT, pueden
soportar variaciones de voltaje relativamente fuertes sin sufrir
daños. Además, ha de observarse que el tamaño del condensador 63a
del circuito intermedio ha de reducirse, necesariamente, con el fin
de permitir que el accionamiento del motor eléctrico sea conectado
sin contactores a una red eléctrica trifásica o equivalente.
Los inductores 7^{1}, 7^{2}, 7^{3} de la
unidad 7 de inductores están conectados en serie con las entradas
de fase R, S, T. Están diseñados especialmente para limitar los
impulsos de corriente bruscos. Al mismo tiempo, tienen valores
nominales adecuados para casar con el condensador 63a del circuito
intermedio 63.
La fig. 5 ilustra un circuito intermedio
alternativo 631, que comprende un interruptor 63b conectado en serie
con el condensador 63a entre los terminales de salida del
rectificador 61. Por medio de este interruptor, pueden reducirse
adicionalmente los bruscos impulsos de corriente.
La reducción del valor del condensador 63a del
circuito intermedio 63 supone claras ventajas, En primer lugar, el
circuito intermedio se incorpora en la práctica, ahora, sin utilizar
grandes condensadores electrolíticos, que pueden considerarse como
componentes sometidos a desgaste. Su temperatura de trabajo máxima
es del orden de 60ºC, mientras que en el circuito intermedio del
invento es posible utilizar, por ejemplo, condensadores de papel o
condensadores secos correspondientes, con una temperatura de trabajo
del orden de, por ejemplo, 90ºC. Además, los condensadores de papel
o los condensadores secos correspondientes tienen una vida útil de
servicio claramente más larga; no se desgastan durante el uso, como
ocurre con los condensadores electrolíticos. Además, la reducción
del valor del condensador 63a también tiene el efecto de reducir la
distorsión armónica del accionamiento del motor eléctrico, lo cual
es una característica positiva. De esta forma, se consigue,
también, un pequeño retardo del par. Otra ventaja la constituye el
hecho de que en la unidad 7 de inductores pueden emplearse ahora
inductores 7^{1}, 7^{2}, 7^{3} de bajo precio.
El convertidor de frecuencia 6 comprende una
unidad 64, 64b de control de inversor que es utilizada para
controlar el funcionamiento del inversor 62 y, además, el motor
eléctrico 10. El rectificador 61 se incorpora en la práctica, de
preferencia, utilizando interruptores semiconductores controlables,
tales como IGBT, se modo que sus funciones pueden ser controladas
por la unidad 64, 64a de control del rectificador. También en este
caso, controlado por la unidad de control 64, 64b, el inversor 62
genera un voltaje trifásico y una corriente de frecuencia
controlable para el motor eléctrico 10 de manera que la velocidad de
rotación del motor pueda ser hecha variar entre cero y una
velocidad máxima predeterminada. La secuencia de fase, es decir, el
sentido de giro del motor, se selecciona, también, por medio del
inversor 62. En funcionamiento normal, el inversor 62 es controlado
de manera en sí conocida, por lo que no se describirá en esta
memoria con mayor detalle.
En la fig. 6 se ilustra una realización
preferida del inversor 62. Las unidades de interrupción 11 del
inversor 62 están dispuestas como un puente, es decir, un circuito
puente, justamente como en el inversor de la técnica anterior
descrito en lo que antecede. Todas las unidades de interrupción 11:
11^{1}, 11^{2}, 11^{3}, 11^{4}, 11^{5}, 11^{6} del
circuito puente contienen un interruptor semiconductor 13,
preferiblemente un interruptor IGBT. El circuito puente del
inversor 62 puede dividirse en un puente superior 62a (lado de
alimentación de voltaje positivo) y un puente inferior 62b (lado de
alimentación de voltaje negativo).
La segunda unidad de control de acuerdo con el
invento comprende un interruptor auxiliar 13: 13^{1}, 13^{3},
13^{5}, cuya alimentación de corriente está dispuesta para que
tenga lugar a través del relé de seguridad 9. En las unidades de
interrupción 11: 11^{1}, 11^{3}, 11^{5}, del puente superior
62a, un interruptor auxiliar 13: 13^{1}, 13^{3}, 13^{5} está
conectado con cada interruptor semiconductor 12: 12^{1},
12^{3}, 12^{5} de forma que la señal de control para cada
interruptor semiconductor pasará a través del interruptor auxiliar
cuando éste se encuentre en estado de conducción. Además, la segunda
unidad de vigilancia está provista de una unidad 8 de medición de
corriente para medir la corriente de alimentación al motor eléctrico
y de una unidad 14 de vigilancia de corriente en conexión con cada
interruptor semiconductor 12: 12^{4}, 12^{4}, 12^{6} del
puente inferior 62b.
Las unidades de interrupción 11: 11^{1},
11^{3}, 11^{5} del puente superior 62a comprenden, así, un
interruptor auxiliar 13: 13^{1}, 13^{3}, 13^{5}, mientras que
las unidades de interrupción 11: 11^{2}, 11^{4}, 11^{6} del
puente inferior consisten sólo, de preferencia, en interruptores
semiconductores 12: 12^{4}, 12^{4}, 12^{6}, tales como IGBT.
Los interruptores auxiliares 13: 13^{1}, 13^{3}, 13^{5} de
cada unidad de interrupción 11: 11^{1}, 11^{3}, 11^{5} del
puente superior están conectados al terminal de control del
correspondiente interruptor semiconductor 12: 12^{1}, 12^{3},
12^{5}, en este caso al electrodo de mando G del interruptor
IGBT. El terminal de alimentación de voltaje del interruptor
auxiliar 13: 13^{1}, 13^{3}, 13^{5} está conectado también,
mediante un relé de seguridad 9, a un voltaje continuo U
adecuado.
Los interruptores auxiliares 13: 13^{1},
13^{3}, 13^{5} están dispuestos para funcionar como sigue. En
situación normal, los interruptores auxiliares 13 están en estado de
conducción; dicho de otro modo, los impulsos de control para los
interruptores semiconductores 12, procedentes de la unidad de
control 64, 64b, pueden pasar directamente desde la entrada IN de
la unidad de interrupción 11 (fig. 7) al terminal de control del
interruptor semiconductor real, en este caso al electrodo de mando G
del interruptor semiconductor IGBT. Dependiendo del control de cada
interruptor semiconductor 12 (en conducción/bloqueado), el voltaje
continuo U_{c} del circuito intermedio 13, es dejado pasar o no a
través del interruptor; los interruptores semiconductores 12:
12^{1}, 12^{3}, 12^{5} trabajan en forma normal controlados
por los impulsos de control. En esta situación, el relé de
seguridad 9 es excitado por el voltaje y conduce y, así, cada
interruptor auxiliar 13: 13^{1}, 13^{3}, 13^{5} funciona en
la manera normal, es decir, en conducción. Cuando el relé de
seguridad 9 pierde el voltaje protector, abre (rompe el circuito) y
el voltaje de alimentación U a los interruptores auxiliares 13:
13^{1}, 13^{3}, 13^{5} desaparece, con el resultado de que
dejan de conducir y se interrumpe el flujo de corriente a través
del interruptor. Por tanto, los impulsos de control procedentes de
la unidad de control 64, 64b ya no pueden pasar a los
correspondientes interruptores semiconductores 12: 12^{1},
12^{3}, 12^{5} y se interrumpe la alimentación de corriente a
través del inversor 62 y los conductores de fase U, V, W al motor
eléctrico 10.
La alimentación de corriente al motor eléctrico
10 en cada fase U, V, W, es vigilada mediante una unidad 8 de
medición de corriente (véase la fig. 4). Esta unidad comprende
elementos de medición 8^{1}, 8^{2}, 8^{3} previstos para cada
fase. La unidad 8 de medición de corriente está conectada a la
unidad de control 64, 64b. Basándose en los datos de corriente
obtenidos a partir de la unidad 8 de medición de corriente, se
controla la alimentación de corriente al motor eléctrico 10 y,
también, se proporciona una forma fiable de conocer cuando se
interrumpe la corriente.
La unidad de control 64, 64b comprende, además,
una unidad 14 de vigilancia de corriente que puede estar
constituida, por ejemplo, por unos medios de vigilancia de
corriente incorporados mediante software. Las unidades de
interrupción 11: 11^{2}, 11^{4}, 11^{6} comprendidas en el
puente inferior 62b del inversor 62 están ejecutadas, de
preferencia, utilizando simples interruptores semiconductores 12:
12^{2}, 12^{4}, 12^{6}, tales como IGBT. Estos interruptores
semiconductores son controlados por la unidad de control 64, 64b
cuando el motor es controlado de manera normal. Cuando la unidad 8
de medición de corriente indique que ya no se alimenta corriente al
motor 10, la unidad 14 de vigilancia de corriente alimentará
impulsos de control a las unidades de interrupción 11: 11^{2},
11^{4}, 11^{6} de puente inferior, tras lo cual los
interruptores semiconductores 12: 12^{2}, 12^{5}, 12^{6} de
estas unidades empiezan a conducir, cortocircuitando así el puente
inferior 62b. Esta acción inicia el frenado dinámico del motor
eléctrico 10 giratorio, de modo que se detiene rápidamente.
La fig. 7 ilustra una realización preferida de
la unidad de conmutación 11: 11^{1}, 11^{3}, 11^{5} del
puente superior 62a. Los interruptores auxiliares 13: 13^{1},
13^{3}, 13^{5} se incorporan en este caso, simplemente,
utilizando un transistor de conmutación 13a. El voltaje U de trabajo
es conectado mediante el relé de seguridad 9 a través del
transistor de conmutación 13a del interruptor auxiliar 13. El
impulso de control puede ser hecho pasar desde la unidad de control
64, 64b al terminal de control del interruptor semiconductor 12
cuando predomina el voltaje U.
El emisor E del transistor de conmutación 13a es
conectado a través del relé de seguridad 9 al voltaje U. El
colector C es conectado a masa a través de una cadena de
resistencias. Desde la unidad de control 64, 64b, el impulso de
control para el interruptor semiconductor 12, tal como un IGBT, es
aplicado a la base B del transistor 13^{1}. Desde el colector C
del transistor, el impulso de control es transmitido, sin
distorsión, al terminal G de control del interruptor semiconductor
12. Esto es lo que ocurre cuando el relé de seguridad 9 y su unidad
de interrupción se encuentran en estado excitado, permitiendo que el
voltaje U sea conectado al emisor E del transistor 13^{1}. Cuando
el relé de seguridad 9 es excitado y queda libre, se bloquea el
paso del voltaje U al transistor 13^{1}, tras lo cual el
transistor deja de conducir y los impulsos de control ya no pueden
pasar desde su base B al colector C ni al terminal de control G del
interruptor semiconductor 12.
Alternativamente, el inversor 62 (fig. 6) puede
incorporarse en la práctica utilizando un puente inferior 62b de
construcción idéntica a la del puente superior 62a. En este caso, un
interruptor auxiliar 13 está previsto en todas las unidades de
interrupción 11 del inversor 62. La alimentación de corriente
eléctrica a todos los interruptores auxiliares 13 está dispuesta
para que tenga lugar a través del relé de seguridad 9.
La señal de control para cada interruptor
semiconductor 12 de la unidad de interrupción 11, está dispuesta
para pasar por el interruptor auxiliar cuando el interruptor
auxiliar 13 está en estado de conducción, es decir, cuando el
interruptor auxiliar 13 es alimentado con un voltaje U a través del
relé de seguridad 9. Cuando desaparece el voltaje protector del
relé de seguridad 9, todos los interruptores auxiliares 13 dejarán
de conducir y los impulsos de control no pueden llegar a ninguno de
los interruptores semiconductores 12, por lo que se interrumpe la
alimentación de corriente al motor eléctrico 10. También, en esta
disposición, se utiliza una unidad 8 de medición de corriente en
primer lugar para establecer si está presente o no una corriente de
alimentación al motor eléctrico. Sin embargo, esta disposición no es
tan ventajosa como el ejemplo de realización de la fig. 6, por
cuanto se pierde la posibilidad del frenado dinámico.
El invento no se limita al ejemplo de
realización anteriormente descrito; en su lugar, son posibles muchas
variaciones dentro del alcance del concepto inventivo definido en
las reivindicaciones.
Claims (4)
1. Accionamiento de motor eléctrico para
accionar un motor de corriente alterna (1, 10), comprendiendo dicho
accionamiento de motor eléctrico un convertidor de frecuencia (2, 6)
para controlar el motor, cuyo convertidor de frecuencia (2, 6)
comprende un rectificador (21, 61) y un inversor (22, 62)
incorporados en la práctica mediante el uso de interruptores
semiconductores (3, 13) dispuestos en un puente, consistiendo el
inversor en dos puentes para la alimentación de voltaje positivo y
negativo al motor eléctrico, y un circuito intermedio (23, 63)
entre el rectificador y el inversor, comprendiendo dicho circuito
intermedio un condensador (23a, 63a) y una unidad (7) de inductores
prevista en la entrada del convertidor de frecuencia (6) y, al mismo
tiempo, en la entrada del rectificador, estando los inductores
(7^{1}, 7^{2}, 7^{3}) comprendidos en la unidad, conectados a
cada fase (R, S, T); y una unidad de control (64, 64b) para
controlar los interruptores del inversor, y el accionamiento del
motor eléctrico comprende una unidad (8) de medición de corriente
para vigilar y/o medir la corriente alimentada al motor eléctrico,
y en el que la primera unidad reguladora del accionamiento del
motor eléctrico contiene dicho circuito intermedio (63) y dicha
unidad (7) de inductores,
caracterizado porque
el accionamiento de motor eléctrico comprende,
además, una segunda unidad reguladora, por lo que el condensador
del citado circuito intermedio (63) de la primera unidad reguladora
contiene un condensador de bajo valor, del orden de 50 \muF,
preferiblemente comprendido en el margen de entre 10 y 100 \muF,
mientras que la segunda unidad reguladora contiene un interruptor
auxiliar (13: 13^{1}, 13^{3}, 13^{5}) y,
porque el interruptor auxiliar está conectado a
los interruptores semiconductores (12: 12^{1}, 12^{3},
12^{5}) de un puente superior (62a) del inversor, al que está
dispuesta que se aplique la alimentación de corriente eléctrica a
través de un relé de seguridad (9), estando conectado dicho
interruptor auxiliar a los interruptores semiconductores (12) del
citado puente superior (62a) de manera que la señal de control para
dichos interruptores semiconductores pase por el interruptor
auxiliar cuando éste último se encuentre en estado de conducción,
y
porque la unidad de control (64, 64b) comprende
una unidad (14) de vigilancia de corriente conectada a los
interruptores semiconductores (12: 12^{2}, 12^{4}, 12^{6}) de
un puente inferior (62b) del inversor.
2. Accionamiento de motor eléctrico de acuerdo
con la reivindicación 1, caracterizado porque el interruptor
auxiliar (13) comprende un transistor de interrupción (13a) a través
del cual se conecta el voltaje de trabajo (U), mediante el relé de
seguridad (9) y a través del cual puede hacerse pasar un impulso de
control desde la unidad de control (64, 64b) al terminal de control
(G) del interruptor semiconductor (12), tal como un IGBT, cuando
está presente el voltaje (U).
3. Accionamiento de motor eléctrico de acuerdo
con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado
porque el circuito intermedio (631) contiene un interruptor (63b)
dispuesto en serie con el condensador (63a).
4. Accionamiento de motor eléctrico de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque el condensador (63a) es un condensador
de papel, un condensador de plástico o un condensador seco
correspondiente.
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