Modelado de Flujo de Potencia
Para la simulación de flujo de potencia de Variador de Frecuencia Ajustable, el motor en la salida del variador responderá a la carga que depende a la frecuencia y tensión de la salida. El modelado que EasyPower utiliza se aproxima con base en la respuesta de un motor típico de 100 HP a estos factores, con la carga del motor en el eje de modelada como la velocidad al cuadrado.
Para frecuencias de salida por debajo de la frecuencia del sistema, un variador mantendrá los Voltios/Hz constantes dejando caer la tensión proporcionalmente con la frecuencia. Para frecuencias de salida por encima de la frecuencia del sistema, típicamente mantiene la tensión constante, ya que no hay necesidad de bajar la tensión porque los Voltios/Hz se cae a medida que aumenta la frecuencia. Además, debe tener cuidado que cuando se opera un motor por encima de la frecuencia del sistema, que se debe especificarlo para acomodar la carga adicional a la frecuencia más alta. Al aumentar la frecuencia, también lo hace la carga en el eje, ya que elegimos aproximar el comportamiento con una característica de carga de velocidad al cuadrado.
De las tablas a continuación, vemos un comportamiento interesante. Debido a que mantenemos un constante Voltios/Hz al estar debajo de la frecuencia del sistema, el factor de potencia del motor es prácticamente constante. Por encima de la frecuencia del sistema, el factor de potencia mejora. Esto sucede porque un motor clasificado para frecuencias encimas de la frecuencia del sistema en realidad funciona a una frecuencia "menor" que la placa de identificación del motor especificado. Por lo tanto, hay una caída en el factor de potencia del motor.
Figura 1: Motor Tabulated Results for an AFD Operating from 20 to 60 Hz
Figura 2: Plot of the Motor PF versus Frequency for an AFD Operating from 20 to 60 Hz
Figura 3: Plot of Correction to PF versus Frequency for an AFD Operating from 20 to 60 Hz
Figura 4: Motor Tabulated Results for an AFD Operating from 20 to 100 Hz
Figura 5: Plot of the Motor PF versus Frequency for an AFD Operating from 20 to 100 Hz
Figura 6: Plot of the Correction to PF versus Frequency for an AFD Operating from 20 to 100 Hz
Entonces, las tablas y gráficos arriba muestran una relación clara entre el factor de potencia del motor y la frecuencia de salida del variador de frecuencia ajustable. Estos resultados se utilizan para generar relaciones generales que se aplican correcciones al factor de potencia del motor en EasyPower como un motor en una salida del variador tiene una frecuencia especificada diferente de la frecuencia de base del sistema. Además, tenga en cuenta la siguiente tabla donde demostramos motores especificados para el aumento de la frecuencia máxima de operación. Vemos que clasificaciones mayores de HP son necesarias para satisfacer la mayor demanda de potencia al subir la frecuencia en las salidas de variadores de frecuencia ajustable. Estos resultados suponen:
- El motor está a plena carga a 60 Hz de tal manera que se necesita un motor de mayor clasificación para alimentar la carga adicional a medida que aumenta el par de torsión de carga por el cuadrado de la velocidad.
- La capacidad nominal en HP del motor inicial es de 100 HP.
- El motor no puede tener una tensión de terminal encima de la tensión nominal de la placa de identificación.
Figura 7: Rated PF and HP for Greater than 60 Hz AFD Operation
Figura 8: Plot of the PF at 60 Hz versus Frequency as We Increase Motor HP to Accommodate Increased Loading
Figura 9: Plot of the PF Correction at 60 Hz vs. Frequency as We Increase Motor HP to Accommodate Increased Loading
Por lo tanto, de los resultados, es evidente que por debajo de la frecuencia del sistema, no necesitamos hacer correcciones al factor de potencia del motor, pero para frecuencias superiores a la frecuencia del sistema, debemos tener en cuenta:
- Valor Nominal de HP de Motor.
- El factor de potencia mucho menor a la frecuencia del sistema para un motor cuya velocidad en la placa de identificación es mayor que la frecuencia del sistema.
- El aumento en el factor de potencia del motor como la velocidad aumenta desde la frecuencia del sistema hasta la frecuencia máxima del motor.
El gráfico de abajo toma esto en consideración para un motor 100 HP típico, y presenta las correcciones necesarias con una ecuación de ajuste de curva utilizada para simular esta acción. Las correcciones de este gráfico se utilizan en EasyPower para simular el efecto de mayor frecuencia en los motores alimentados por Variadores de Frecuencia Ajustable.
Figura 10: Correction to Motor PF When Specified with Over-Frequency Capability
La mejor manera de leer el gráfico de arriba es mirar a una curva en relación con una aplicación dada de variador alimentando un motor. Si tenemos un Variador de Frecuencia Ajustable y la necesidad de operar el motor en una frecuencia máxima de 100 Hz, entonces primero seleccione el conjunto de curvas de color aguamarina que tiene su valor de corrección más alto de 1,0 a 100 Hz. Si el motor especificado para esta aplicación tiene una velocidad nominal de 100 Hz (es decir, una velocidad real de 1800 RPM para 60 Hz y una velocidad máxima nominal de 3000 rpm a 100 Hz) entonces si el motor se ejecuta realmente a 60 Hz, su factor de potencia sería alrededor de 0,75 veces el factor de potencia nominal del motor. Si estuviera funcionando a 80 Hz, el factor de potencia del motor sería alrededor de 0,92 veces el factor de potencia nominal del motor.
