Procedimiento para hacer funcionar un vibrador trifásico de un cojinete magnético alimentado por convertidor.

Procedimiento para hacer funcionar un vibrador trifásico (6) de un cojinete magnético (2) alimentado porconvertidor,

cuya bobina (12) situada sobre una armadura de electroimán superior (8) está enlazada, con su primeraconexión (20), con una primera salida (W) del vibrador (6) y cuya bobina (14) situada sobre una armadura deelectroimán inferior (10) está enlazada, con su primera conexión (22), con una segunda salida (V) del vibrador (6) ylas dos bobinas (12, 14), con su respectiva segunda conexión (24, 26), están enlazadas con una tercera salida (U)del vibrador (6), caracterizado porque se estampa una corriente de control variable en la tercera salida (U) delvibrador trifásico (6) y se divide entre las bobinas (12, 14) y las otras salidas (W, V) enlazadas en cada caso conéstas del vibrador trifásico (6), así como se estampa una corriente de magnetización previa constante en la primerasalida (W) y la segunda salida (V) del vibrador trifásico (6) y en las bobinas (12, 14) situadas en serie, enlazadas conlas mismas, y como consecuencia de ello de la diferencia entre la corriente de control variable y la corriente demagnetización previa constante, en función de su signo, en las bobinas (12, 14) y las dos salidas (W, V) enlazadascon ellas se ajustan unas corrientes de fase (iw, iv) correspondientes.

Procedimiento para hacer funcionar un vibrador trifásico de un cojinete magnético alimentado por convertidor

La invención se refiere a un procedimiento para hacer funcionar un vibrador trifásico de un cojinete magnético alimentado por convertidor, cuya bobina situada sobre una armadura de electroimán superior está enlazada, con su primera conexión, con una primera salida del vibrador y cuya bobina situada sobre una armadura de electroimán inferior está enlazada, con su primer conexión, con una segunda salida del vibrador y las dos bobinas, con su respectiva segunda conexión, están enlazadas con una tercera salida del vibrador.

Se conoce un cojinete magnético de este tipo alimentado por convertidor del documento DE 10 2007 028 229 B3. Un cojinete magnético de este tipo alimentado por convertidor se ha representado con más detalle en la figura 1. En esta figura 1 se han designado con 2 un cojinete magnético alimentado por convertidor, con 4 un convertidor, con 6 un vibrador, con 8 una armadura de electroimán superior, con 10 una armadura de electroimán inferior, con 12 una bobina de la armadura de electroimán superior 8, con 14 una bobina de la armadura de electroimán inferior 10, con 16 una unidad de alimentación del convertidor 4 y con 18 una red de alimentación. En esta representación la bobina 12 de la armadura de electroimán superior 8 está unida, con una primera conexión 20, a una salida W del vibrador 6, en donde una primera conexión 22 de la bobina 14 de la armadura de electroimán inferior 10 está enlazada con una salida V del vibrador 6. Las segundas conexiones 24 y 26 de las dos bobinas 12 y 14 están unidas entre sí y a una tercera salida U del vibrador 6. El convertidor 4 presenta, aparte del vibrador 6, también una unidad de alimentación 16 que está unida, en el lado de la tensión alterna, a una red de alimentación 18. La unidad de alimentación 16 está enlazada, en el lado de la tensión continua, a conexiones DC+ y DC- en el lado de la tensión continua del vibrador 6. El vibrador 6 puede obtenerse comercialmente como módulo de motor para un aparato convertidor usual en el comercio.

Un aparato convertidor de este tipo se utiliza normalmente para activar un motor de corriente continua. Para que un motor de corriente alterna, en especial un motor síncrono, pueda regular de forma correspondientes prefijaciones en el número de revoluciones o par de giro, este módulo de motor presenta una regulación orientada al campo. Es decir, esta regulación presenta dos canales de regulación, precisamente un canal para una llamada componente de corriente orientada al campo, que recibe el nombre en general de componente d de un vector de corriente rotatorio, y un canal para una llamada componente de corriente formadora de par de giro, que en general recibe el nombre de componente q de un vector de corriente rotatorio. Conforme a la citada patente nacional estas dos componentes de corriente, a generar independientemente una de la otra, se utilizan para una activación diferencial de un cojinete magnético. A la componente d se asigna con ello la función de una corriente constante para magnetización previa, en donde a la componente le incumbe el papel de la corriente de control del cojinete magnético, con la que se controla la actuación de fuerzas.

De este documento DE 10 2007 028 229 B3 se conoce un modo de funcionamiento del cojinete magnético 2 alimentado por convertidor conforme a la figura 1, que se explica con más detalle con base en las figuras 2 a 4:

Conforme a este modo de funcionamiento se congela de tal modo un ángulo de transformación (ángulo de posición del rotor de un motor síncrono) de la regulación orientada al campo del vibrador 6, que para el vibrador 6 se obtiene el estado como si el eje magnético de un motor accionado señalase de forma fija e invariable en una dirección determinada del estator, por ejemplo en la dirección de la fase a la salida U. Mediante este ángulo de transformación (ángulo de posición del rotor) se transforma, durante la regulación orientada al campo del módulo de motor, un sistema a/ß perpendicular orientado al estator en un sistema d/q orientado al rotor, que rota con una frecuencia circular de rotor.

Este ángulo de cojinete de rotor se necesita de nuevo también para la transformación inversa. Este ángulo de transformación (ángulo de posición de rotor) se modifica durante una rotación del rotor, por lo que el ángulo de posición del rotor variable recibe también el nombre de ángulo de campo giratorio.

En el modo de funcionamiento del vibrador 6 como unidad de alimentación para un cojinete magnético, este ángulo de transformación está congelado de tal modo, que el eje formador de flujo señala de forma fija e invariable en la dirección de la fase a la salida U del vibrador trifásico. Es decir, el ángulo de transformación está prefijado constantemente en cero grados.

En esta fijación del ángulo de transformación la componente d id fluye después a partes iguales en los conductores de fase a las salidas V y W. De este modo la corriente de fase iu en la fase a la salida U del vibrador trifásico (figura 2) es el doble de grande que la corriente id. Los sentidos de flecha en la figura 2 indican en qué sentido debe valorarse una corriente como positiva. La componente de corriente q iq fluye por el contrario, desde la fase en la salida W, directamente a la fase en la salida V del vibrador trifásico, en donde la fase en la salida U de este vibrador trifásico no queda afectada (figura 3) . En la figura 4 se ha representado la adición de las componentes de corriente d y q id y iq con modulación completa del cojinete magnético alimentado por convertidor.

Para la carga térmica del vibrador 6 es decisiva la corriente efectiva. Por corriente efectiva puede entenderse aquella corriente continua, que generaría una potencia térmica equivalente en una resistencia imaginaria de 1 ohmio. Debido a que el vibrador 6 entrega tres corrientes de fase, una corriente continua sustitutoria correspondiente actúa en tres resistencias en cada caso con 1 ohmio. En funcionamiento con id = 10 A, desde la salida U del vibrador 6 una corriente iu = 20 A y en las salidas V y W del vibrador 6 en cada caso una corriente iv = 10 A e iw = 10 A. Se obtiene una corriente efectiva de 14, 14 Aeff.

En el caso de los cojinetes magnéticos se determina en general la modulación completa de tal modo que, en el caso de modulación completa, el flujo magnético (número de amperios-vueltas) por ejemplo en la bobina 12 de la armadura de electroimán superior del cojinete magnético 2 precisamente desaparece, mientras que en la bobina 14 de la armadura de electroimán inferior de este cojinete magnético se duplica con relación a un flujo magnético básico (figura 4) . En el caso de modulación completa del cojinete magnético, la corriente efectiva con los valores de corriente ya indicados presenta un valor de 16, 33 Aeff. Es decir, el valor efectivo varía entre los estados magnetización previa y modulación completa sólo mínimamente (figura 11) . Conforme a este modo de funcionamiento conocido la corriente de magnetización previa (componente de corriente d) , conforme al procedimiento operativo conocido (documento DE 10 2007 028 229 B3) , se estampa en la fase en la salida U del vibrador 6.

Según la carga de corriente efectiva del vibrador 6, la velocidad de la variación de corriente es una particularidad importante de una activación del cojinete magnético. Cuanto más rápidamente pueda variar el cojinete magnético la corriente de control y de este modo la fuerza, mejor podrá reaccionar ante una solicitud de fuerza dinámica, como por ejemplo un desequilibrio o una carga exterior que actúe repentinamente.

La velocidad de la variación de corriente es proporcional a la diferencia de tensión, que puede aplicarse a las dos conexiones 22 y 20 de las dos bobinas 14 y 12 del cojinete magnético 2 alimentado por convertidor. El vibrador 6 puede aplicar como diferencia de tensión máxima, a voluntad a sus salidas U, V y W, la tensión de circuito intermedio UZK aplicada a sus conexiones DC+ y DC- en el lado de la tensión continua. La tensión de circuito intermedio UZK es ofrecida por un condensador de circuito intermedio 28 del convertidor 4, que por ello recibe también el nombre de convertidor de circuito intermedio. En el caso de una tensión de circuito intermedio UZK se trata de una tensión de red rectificada, que se genera mediante la unidad de alimentación 16. En el caso del control del cojinete magnético conforme al documento DE 10 2007 028 229 B3 la corriente de control (componente de corriente iq del vibrador) fluye entre las salidas V y W del vibrador trifásico 6. La variación más rápida de esta corriente... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para hacer funcionar un vibrador trifásico (6) de un cojinete magnético (2) alimentado por convertidor, cuya bobina (12) situada sobre una armadura de electroimán superior (8) está enlazada, con su primera conexión (20) , con una primera salida (W) del vibrador (6) y cuya bobina (14) situada sobre una armadura de 5 electroimán inferior (10) está enlazada, con su primera conexión (22) , con una segunda salida (V) del vibrador (6) y las dos bobinas (12, 14) , con su respectiva segunda conexión (24, 26) , están enlazadas con una tercera salida (U) del vibrador (6) , caracterizado porque se estampa una corriente de control variable en la tercera salida (U) del vibrador trifásico (6) y se divide entre las bobinas (12, 14) y las otras salidas (W, V) enlazadas en cada caso con éstas del vibrador trifásico (6) , así como se estampa una corriente de magnetización previa constante en la primera salida (W) y la segunda salida (V) del vibrador trifásico (6) y en las bobinas (12, 14) situadas en serie, enlazadas con las mismas, y como consecuencia de ello de la diferencia entre la corriente de control variable y la corriente de magnetización previa constante, en función de su signo, en las bobinas (12, 14) y las dos salidas (W, V) enlazadas con ellas se ajustan unas corrientes de fase (iw, iv) correspondientes.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque un ángulo de transformación de una regulación orientada al campo del vibrador (6) del cojinete magnético (2) alimentado por convertidor está congelado de tal modo, que el eje formador de flujo señala de forma fija e invariable en la dirección de la fase de la tercera salida (U) de este vibrador (6) .

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque se estampan la corriente de control variable como una componente de corriente q (iq) y la corriente de magnetización previa constante como una componente de corriente d (id) de la regulación orientada al campo en las respectivas salidas (U, V, W) del vibrador (6) .

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque para conseguir una variación lo más rápida posible de la componente de corriente q (iq) formadora del par de giro, la tercera salida (U) del vibrador (6) se pone a un potencial de referencia de un convertidor (4) y se transconecta una tensión de circuito intermedio (UZK) a las dos salidas (V, W) del vibrador (6) .

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizado porque para evitar una asimetría, provocada por la puesta en funcionamiento de las bobinas (12, 14) del cojinete magnético (2) en el vibrador (6) , se elige una relación de las amplificaciones proporcionales entre el canal de regulación de corriente de la componente de corriente d (id) y el canal de regulación de corriente de la componente de corriente q (iq) de 2:1 a 4:1.