ElectroClub

Blog dedicado a compartir conocimiento y experiencia laboral principalmente en temas de Electricidad Industrial.

20 de septiembre de 2020

La Integración de Software CAD/CAE Eléctrico para La Fabricación de Máquinas Industriales


En los campos de la ingeniería eléctrica y de la automatización, la ingeniería de diseño totalmente automatizada suena muy difícil pero cofaso eSchematic muestra que es posible tener un manejo fácil de usar. La tecnología adecuada y la alta integración permiten a una empresa aumentar la eficiencia y reducir los costos de proyecto y mantenimiento a través de la gestión sistemática del conocimiento.

La accesibilidad y el intercambio de información son los hitos en la mejora de la productividad de una empresa. Hoy, a pesar de las tecnologías de software disponibles actualmente, poner este conocimiento en una práctica corporativa no es muy común y requiere planificación a largo plazo y también esfuerzo. La información todavía tiende a generarse utilizando varios métodos en soluciones aisladas que a menudo se pasan por alto en plataformas incompatibles.


Fig 1. Athapack - Máquina de empacado vertical.

El fabricante de máquinas de embalaje Athapack ejemplifica cómo se puede mejorar la productividad a través de la gestión integrada de la información. En Athapack, el departamento de planificación de ingeniería eléctrica hace un uso sistemático de todas las fuentes de información disponibles para racionalizar su proceso de trabajo. Como resultado, Athapack redujo el tiempo que antes pasaba generando esquemas de control en un 80%. La compañía atribuye su éxito al software CAD eléctrico cofaso. Ahora en su lugar durante tres años, los ingenieros han utilizado cofaso para automatizar el procesamiento de proyectos hasta el punto de que muchos procesos ya no requieren intervención manual. Documentación mejorada, mayor calidad y ahorro de tiempo y costos contribuyen sustancialmente a la productividad general de la empresa.

Cofaso eSchematic y La Creación Esquemática Completamente Automática 

Athapack ha logrado un progreso considerable hacia soluciones de vanguardia al combinar cofaso Schematic con el nivel de "diseño mecánico". El concepto es estandarizar los circuitos y crear una base de datos de conocimiento y también configurar los esquemas en lugar de dibujarlos una y otra vez. En Athapack, las partes clave del sistema de control se generan a partir de la especificación de los componentes eléctricos periféricos.

cofaso eSchematic aprende continuamente de los propios proyectos de la compañía. Con cada variante de un esquema, la base de conocimiento se expande como conocimiento recuperable dinámicamente. Los diseñadores ya no necesitan llamar a macros. Solo necesitan establecer las propiedades de los circuitos y el resultado se genera automáticamente.

Fig 2. cofaso 7 - Página del proyecto.


cofaso eSchematic calcula el voltaje y otros valores para un circuito completo y selecciona las partes apropiadas mediante la función de selección automática de partes. Por ejemplo, cuando un usuario ingresa a cofaso eSchematic con un circuito estrella-delta con una potencia de 45kW , se calculan los valores promedio de todas las otras partes y las partes correspondientes de un fabricante de componentes se seleccionan automáticamente en segundo plano. Y se pueden definir fórmulas, al calcular los valores como los del contactor principal, estrella o delta.

Fig 3. cofaso 7 - Página del proyecto.

Documentacion y cofaso

Una vez que se ha completado el esquema de control mediante el uso de cofaso, las designaciones se normalizan y se asignan a los caracteres de control. Estos caracteres permiten informes y documentación flexibles (planes de terminales, planes de cable, planes de conexión de terminales, lista de materiales, listas de dispositivos, listas de órdenes de compra, listas de cableado ...) incluyendo documentación del cliente, etiquetado e impresión. Los programas de traducción comienzan aquí, incluida la conversión a idiomas extranjeros y modificaciones específicas del cliente. Todas las operaciones de importación / exportación son controladas por el programa y se ejecutan a través de la interfaz XML para garantizar la automatización óptima.

Fig 4. cofaso 7 - Gráficos

Un cuarto nivel de información le permite a Athapack procesar archivos gráficos en cofaso. Los gráficos son los diversos diseños de máquinas provistos en forma de archivos DWG por sistemas CAD para diseño mecánico. Estos diseños se analizan en términos de requisitos de ingeniería eléctrica antes de que se copien en cofaso como páginas gráficas gratuitas. Allí, la posición y la designación del componente se pueden insertar directamente. Después de eso, los gráficos completos se pueden incorporar a la documentación del proyecto.

Diseño de Paneles y cofaso

En Athapack, el departamento de ingeniería eléctrica ha realizado un progreso significativo para estandarizar los procesos de diseño de paneles. Al diseñar un diseño de panel, los ingenieros pueden usar símbolos de diseño de panel que se proporcionan en las bibliotecas de símbolos cofaso. cofaso permite a los ingenieros crear sus propias bibliotecas de símbolos y también importar los datos  DWG de los símbolos de diseño del panel en cofaso.


Fig 5. cofaso 7 - Diseño del Panel.


Perfil Athapack

Athapack Machinery, es un fabricante líder de máquinas de envasado vertical, doypack y máquinas de envasado horizontal, básculas combinadas de cabezales múltiples, básculas lineales, unidades de llenado de tornillo sinfín y unidades de dosificación volumétrica, máquinas de procesamiento de alimentos, elevadores de cangilones verticales y de tipo Z. Como proveedor líder en este campo, la compañía atiende al mercado internacional desde su sede en Izmir.


Fig 6. Planta de manufactura Athapack 








Créditos escrito por Mert Gercek, director de desarrollo de negocios de cofaso Software.

18 de septiembre de 2020

funcionamiento de termistores y los sensores KTY en motores eléctricos

 



Uno de los parámetros operativos más importantes en el funcionamiento del motor eléctrico y del motorreductor (Para saber mas sobre motorreductores click aqui), es la temperatura de los devanados del motor. El calentamiento del motor es causado por pérdidas mecánicas, eléctricas y del mismo cobre material con el que aún construyen , así como por el calor transferido al motor desde fuentes externas, incluida la temperatura ambiente y el equipo circundante.

Si la temperatura de los devanados del motor supera la temperatura nominal máxima, los devanados podrían dañarse o el aislamiento del motor podría romperse o fallar por completo. Esta es la razón por la que la mayoría de los motores y motorreductores, especialmente los que se utilizan en aplicaciones de control de movimiento, tienen termistores o sensores resistivos de silicio (también denominados sensores KTY) integrados en los devanados del motor. Estos sensores monitorean la temperatura del devanado directamente (en lugar de depender de las mediciones de corriente) y se utilizan junto con circuitos de protección para evitar daños debido a una temperatura excesiva




Termistores PTC y NTC

Los termistores son dispositivos que exhiben un cambio de resistencia predecible y precisa cuando experimentan un cambio de temperatura, independientemente de si el cambio de temperatura es causado por conducción o radiación del ambiente circundante o por autocalentamiento debido a la disipación de energía. Los termistores se dividen en dos tipos principales: los que tienen un coeficiente de temperatura positivo (PTC) y los que tienen un coeficiente de temperatura negativo (NTC). Los termistores de coeficiente de temperatura positivo experimentan un aumento en la resistencia a medida que aumenta la temperatura, mientras que los dispositivos de coeficiente de temperatura negativo experimentan una disminución en la resistencia a medida que aumenta la temperatura.

Los termistores de coeficiente de temperatura positivo suelen estar hechos de material cerámico que ha sido dopado para crear un semiconductor. Estos sensores PTC semiconductores tienen una curva de temperatura-resistencia no lineal y a una temperatura crítica (a veces denominada temperatura de conmutación o temperatura de Curie), la resistencia aumenta significativamente. Este pico en la resistencia se puede usar para activar relés de protección que apagan la corriente al motor, evitando daños en los devanados y el aislamiento.




Los termistores de coeficiente de temperatura negativo están hechos de un tipo de cerámica (cerámica de óxido policristalino) que presenta un cambio de resistencia muy preciso a medida que cambia la temperatura. Cuando los termistores PTC exhiben un "punto de conmutación" a una temperatura crítica, los termistores NTC son más adecuados para el monitoreo preciso de la temperatura en un amplio rango de temperatura y se utilizan a menudo para monitorear y limitar la corriente.

Sensores resistivos de silicio (también conocidos como sensores KTY)

Otro tipo de sensor de coeficiente de temperatura positivo es el sensor resistivo de silicio, también conocido como sensor KTY (se le debe el nombre a  Philips, el fabricante original de sensores KTY). Estos sensores PTC están hechos de silicona dopada y fabricados con un proceso denominado resistencia al esparcimiento , que hace que la resistencia sea casi independiente de las tolerancias de fabricación. A diferencia de los termistores PTC, que experimentan un fuerte aumento de la resistencia a una temperatura crítica, los sensores KTY tienen una curva resistencia-temperatura casi lineal. 



Los sensores KTY tienen un alto grado de estabilidad (baja derivación térmica) y un coeficiente de temperatura casi constante, y también suelen tener un costo menor que los termistores PTC. Si bien tanto los termistores PTC como los sensores KTY se usan comúnmente para monitorear la temperatura del devanado en motores y motorreductores, los sensores KTY son más frecuentes en motores grandes o de alto valor, como los motores lineales con núcleo de hierro y servomotores , debido a su alta precisión y comportamiento lineal.

Te dejo un video donde podrás identificar el uso de los termistores.
Click Aqui para verlo.


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16 de septiembre de 2020

¿Cuál es la diferencia entre resistencia, reactancia e impedancia?

 


Los circuitos de CD son relativamente fáciles de analizar, debido a que la corriente fluye en una sola dirección, siendo la resistencia el elemento principal del circuito. Los circuitos de AC, por otro lado, son más complejos, ya que el voltaje y la corriente alternan la dirección con una frecuencia determinada. Mientras que los circuitos de CD tienen resistencia, los circuitos de AC a menudo tienen resistencia y otra propiedad, conocida como reactancia. La impedancia es la combinación de resistencia y reactancia.


Los componentes conocidos como resistencias evitan que la corriente fluya a través de un conductor ; en otras palabras, tienen la propiedad de oponerse al flujo de la corriente. Las resistencias se encuentran en circuitos de AC y CD, y la energía que se evita que fluya se expulsa en forma de calor. Matemáticamente, la resistencia es simplemente voltaje dividido por corriente





R = resistencia (ohms)

V = voltaje (volts)

I = corriente (amperes)


La reactancia es una propiedad que se opone a un cambio en la corriente eléctrica

y se encuentra tanto en inductores como en capacitores. Debido a que solo afecta la corriente cambiante , la reactancia es específica de la alimentación de AC y depende de la frecuencia en la corriente. Cuando la reactancia está presente, crea un cambio de fase de 90 grados entre el voltaje y la corriente, y la dirección del cambio depende de si el componente es un inductor o un capacitor.


La reactancia que ocurre en un inductor se conoce como reactancia inductiva. 

Cuando hay reactancia inductiva, la energía se almacena en forma de campo magnético y la forma de onda de la corriente se retrasa 90 grados con respecto a la forma de onda de voltaje. La reactancia inductiva es causada por dispositivos en los que el cable se enrolla circularmente, como bobinas (incluidos reactores de línea ) y transformadores .




X L = reactancia inductiva (ohms)

f = frecuencia (Hz)

L = inductancia (henrys)


La reactancia que ocurre en un capacitor se conoce como reactancia capacitiva.

La reactancia capacitiva almacena energía en forma de un campo eléctrico y hace que la corriente conduzca el voltaje en 90 grados. La capacitancia se crea cuando dos placas conductoras se colocan paralelas entre sí con una pequeña distancia entre ellas, llenas de un material dieléctrico (aislante).






XC = reactancia capacitiva (ohms)

C = capacitancia (faradios)


La impedancia es la combinación de resistencia y reactancia (tanto inductiva como capacitiva) 

y es un número complejo que contiene partes reales e imaginarias. (La parte real de la impedancia es la resistencia, mientras que la parte imaginaria es la reactancia). La impedancia tiene tanto magnitud como fase.




Z = magnitud de impedancia (ohmios) en un circuito en serie

XT = reactancia total (ohmios) = X L - XC


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13 de septiembre de 2020

¿Cómo determinar la potencia real de un motorreductor?






A pesar de que los motores eléctricos han existido durante mucho tiempo, todavía son causa de mucho estudio, especialmente en torno a parámetros clave como el tamaño, el par y la potencia. Y con la llegada de los motorreductores se agregó una confusión adicional. 


En concreto, cuando decimos motorreductor, estamos hablando de la unidad completa; es decir el motor y la caja reductora o caja de engranes . Y es aquí donde a veces las cosas pueden complicarse un poco. Cuando se habla de caballos de fuerza del motorreductor, a menudo la gente piensa que ese dato solo pertenece a los caballos de fuerza del motor. Esto no es exacto porque la potencia de todo el motorreductor es el efecto combinado de la potencia del motor más la acción de la caja de engranes.


En su mayoría, los fabricantes pueden enumerar en caballos de fuerza solo los valores del motor. Por supuesto, no toman en cuenta la eficiencia de la caja reductora y la potencia total del sistema. La única forma de estar seguro es preguntarle a la empresa fabricante de la caja de engranes, si la potencia nominal es solo para el motor o si incluye la eficiencia de la caja de reductora.


En términos simples, existe una manera segura de calcular la potencia real del motorreductor. El enfoque es bastante sencillo e indica calcular la potencia total del sistema del motorreductor como la potencia de salida del motor multiplicada por la eficiencia de la caja reductora es decir,


Potencia (total) = Potencia (motor) X eficiencia (caja de engranes)


En esta ecuación, es obvio que una caja reductora perfectamente eficiente (es decir sin pérdidas o transferencia de potencia 1: 1) daría como resultado que la potencia del sistema sea igual a la potencia del motor. Dato que no es realista, la potencia total siempre será menor que la potencia del motor, ya que la eficiencia siempre es menor que 1.

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11 de septiembre de 2020

Qué es el modo de control V / Hz para variadores de frecuencia?

 



Los motores de AC comúnmente se utilizan  con variadores de frecuencia (VFD), que controlan la velocidad del motor regulando la frecuencia del voltaje suministrado. 

Dependiendo de la aplicación y el nivel de regulación de velocidad requerido, los VFD pueden controlarse mediante métodos escalares o vectoriales. El tipo más común de control de VFD es un método escalar denominado volts x hertz (V / Hz) o volts por frecuencia (V / f).


Los términos unidad de frecuencia variable (VFD) y unidad de velocidad variable (VSD) a menudo se usan de forma similar, pero hay una distinción entre los dos.


Un variador de velocidad (VSD) es cualquier variador que puede controlar la velocidad de un equipo, incluidos los motores de AC y CD. e incluso Los VSD pueden operar por medios mecánicos, hidráulicos o eléctricos.


Se utiliza un variador de frecuencia (VFD) para controlar la velocidad de los motores de AC, y lo hace variando la frecuencia del voltaje de suministro al motor.

Cómo funciona el control V / Hz

Los motores de AC están diseñados para un campo magnético (flujo) de fuerza constante. La fuerza del campo magnético es proporcional a la relación entre el voltaje (V) y la frecuencia (Hz) o V / Hz. Pero un VFD controla la velocidad del motor variando la frecuencia del voltaje aplicado, de acuerdo con la ecuación de velocidad síncrona:

N = 120 * f / P

Dónde:

N = velocidad del motor (RPM)

f = frecuencia del voltaje de entrada

P = número de polos del motor

La variación de la frecuencia del voltaje afecta tanto a la velocidad del motor como a la fuerza del campo magnético. Cuando se reduce la frecuencia (para una velocidad del motor más lenta), el campo magnético aumenta y se genera un calor excesivo. Cuando se aumenta la frecuencia (para una mayor velocidad del motor), el campo magnético disminuye y se produce un par menor. Para mantener constante el flujo magnético, la relación V / Hz debe permanecer constante. Esto mantiene estable la producción de par, independientemente de la frecuencia.

El control V/Hz mantiene una relacion contante entre Voltaje (V) y frecuencia (Hz)

El control V / Hz de un variador de frecuencia evita esta variación en la fuerza del campo magnético al variar el voltaje junto con la frecuencia, para mantener una relación V / Hz constante. La relación V / Hz adecuada viene dada por el voltaje y la frecuencia nominales del motor. Por ejemplo, un motor clasificado para 230 V y 60 Hz funcionará con una relación V / Hz de 3,83 en todo momento (230/60 = 3,83).

El control tradicional de V / Hz no utiliza retroalimentación y solo cambia el voltaje y la frecuencia del motor en función de un comando de velocidad externo. Para el control V / Hz de bucle cerrado, se puede agregar retroalimentación con un encoder, tacogenerador o resolver  para medir la velocidad real del motor. Se genera una señal de error basada en la diferencia entre la velocidad real y la velocidad ordenada, y el sensor  genera una nueva orden de frecuencia para compensar el error. Si bien mejora la regulación de la velocidad, el control V / Hz de bucle cerrado no es común debido al costo adicional y la complejidad del codificador y el hardware de retroalimentación.

Rendimiento y beneficios del control V / Hz

El control de V / Hz es un método simple y de bajo costo para controlar los variadores de frecuencia y generalmente se considera el esquema de control de VFD como el más común. Es adecuado tanto para aplicaciones de par constante como de par variable y puede proporcionar hasta el 150 por ciento del par nominal a velocidad cero para cargas de arranque y pico. La regulación de velocidad está en el rango del 2 al 3 por ciento de la frecuencia nominal máxima, por lo que este método no es adecuado para aplicaciones donde el control de velocidad preciso es fundamental. El uso más común del control V / Hz es para impulsar equipos industriales como ventiladores y sopladores.

Un beneficio único del control V / Hz sobre otros métodos es que permite que más de un motor sea operado por un solo VFD. Todos los motores arrancarán y se detendrán al mismo tiempo, y todos funcionarán a la misma velocidad, lo que es beneficioso en algunas aplicaciones de procesamiento, como calefacción y refrigeración.

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Para mas información te dejo la siguiente lista de reproducción que te puede ser útil click Aqui para ver 


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9 de septiembre de 2020

¿Cuándo necesitas un arrancador suave para controlar un motor de AC?




El método tradicional de arrancar un motor de inducción trifasico de AC "a través del voltaje de línea" da como resultado la aplicación de un arranque directo a pleno voltaje, esto provoca un valor de corriente, par inmediato y elevado cuando se arranca el motor y de la misma manera, se retira inmediatamente cuando se detiene el motor. Si bien este es el método de arranque más simple, la alta corriente de irrupción (a menudo de 6 a 7 veces la corriente nominal del motor) y el par de arranque máximo pueden dañar el motor, el equipo accionado y el producto. El arranque al otro lado de la línea también provoca una alta demanda máxima de energía, lo que puede generar tarifas por demanda máxima de la empresa suministradora de energía eléctrica de tu país.


Un arrancador suave puede eliminar estos problemas aumentando gradualmente el voltaje a las terminales del motor durante el tiempo de arranque, proporcionando una rampa controlada hasta la velocidad máxima. Esto reduce la corriente de entrada y controla el par de arranque, lo que reduce los golpes mecánicos en el sistema y la carga.

En un arrancador suave existen tres pares de SCR los cuales controlan el voltaje del motor durante el arranque.


Los arrancadores suaves también se conocen como arrancadores suaves de voltaje reducido (RVSS).


Un arrancador suave basa su construcción en tres pares de SCR (rectificadores controlados de  silicio), un par para cada fase de potencia, que se aplican gradualmente para una parte de cada fase , lo que limita el voltaje proporcionado al motor. A su vez, la corriente se reduce proporcionalmente a la reducción de voltaje. El par, sin embargo, es proporcional al cuadrado del voltaje, por lo que incluso una pequeña reducción del voltaje da como resultado una gran reducción del par. Por ejemplo: una reducción del 50% en el voltaje produce una reducción del 50% en la corriente y una reducción del 75 %  en el par.






Dónde:


T 2 = Par de corriente / tensión reducida


T 1 = Par a la corriente de rotor bloqueado


I 2 = Corriente reducida


I 1 = Corriente de rotor bloqueado


V 2 = voltaje reducido


V 1 = Voltaje completo


Una vez que el motor alcanza la velocidad nominal, el arrancador suave se deriva y el motor se conecta a través de la línea, permitiendo la máxima transferencia de potencia a las terminales del motor. Los arrancadores suaves casi no introducen armónicos al sistema y normalmente tienen eficiencias del 99 % o más.





Un arrancador suave permite limitar la cooriente (grafica arriba) durante el arranque del motor, la correspondiente reduccion del torque o par (grafica abajo) es proporcional al cuadrado de la reducción de voltaje.



Es importante tener en cuenta que un VFD (variador de frecuencia) puede proporcionar las mismas funciones controladas de arranque y parada que proporciona un arrancador suave, aunque de una manera diferente: variando la frecuencia del voltaje, en lugar de controlar la cantidad de voltaje, suministrado al motor. Los VFD ofrecen otros beneficios sobre los arrancadores suaves, siendo el más significativo la capacidad de controlar la velocidad del motor en todo el rango de operación. Los VFD también pueden proporcionar par de retención (par total a velocidad cero), que es fundamental en aplicaciones como elevadores y grúas.


Para aplicaciones como transportadores y ventiladores que requieren control de velocidad y par o limitación de corriente durante el arranque y la parada, pero funcionan a velocidad constante de lo contrario, los arrancadores suaves proporcionan una solución sencilla y económica en un espacio reducido.

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Para más infomación les dejo un video de las cuatro tecnicas basicas para arranque de motores electricos. Click Aqui para ver video



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