CA trifásica de frecuencia variable

Quiero generar 1-150Hz+ CA trifásica. El voltaje de salida a la frecuencia máxima sería de alrededor de 240 V CA y la corriente de alrededor de 40 A. Tengo algunos motores de inducción trifásicos de 60 Hz, un acoplador de eje de transmisión y un VFD trifásico de alimentación de 480 VCA. Sí, puedo construir un suministro de excitación si es necesario.

¿Qué tipo de generador necesitaría para obtener la salida anterior? ¿Qué debo saber sobre los motores de inducción y de sobrevelocidad?

EDIT1 información adicional:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Estoy esperando una forma de onda sinusoidal trifásica del generador al DUT. Sobre el tipo de generador, ¿puedo conseguir un motor de inducción para hacer los 40A que necesito? ¿Necesito un generador síncrono, un generador no síncrono, un generador de CA, etc.?

¿Por qué no usaría el VFD (u otro) para generar la CA trifásica requerida?
"Qué tipo de generador" es una pregunta muy vaga. Simplemente podría decir "Necesita un generador de CA trifásico de frecuencia variable" y eso respondería la pregunta y, sospecho, no respondería su pregunta. Sea más específico, publique un esquema o pregunte sobre un número de modelo, algo que nos guiará un poco para ayudarlo. No puedo decir a partir de su pregunta si está tratando de especificar un VFD o si está tratando de construir un VFD usted mismo con fines educativos. Mis respuestas serían muy diferentes en cada caso.
¿Qué tipo de forma de onda esperas? Un VFD definitivamente no será nada parecido a una onda sinusoidal. Dependiendo de la tecnología, podría ser cualquier cosa, desde un pseudo-seno de seis pasos, o una forma de onda PWM de alta frecuencia.
Yo usaría un generador Honda. O un Generac.
@TimSpriggs: ¿Cómo generaría un generador Honda o un Generac una potencia trifásica de 1 a 150 Hz a 240 V CA?
Tienes tres de ellos corriendo al unísono. (Disculpa, me equivoque)
Agregué más información a mi publicación original @transistor AC generator is the real world source for the device under test. Pero sí, un VFD sería más fácil de usar.
@RDrast espero formas de onda sinusoidales trifásicas con todas las fallas y muescas habituales de un generador
@TimSpriggs: (1) ¿Y cómo sincronizaría estos tres generadores? (2) ¿Cómo variaría la frecuencia?
Sí, me doy cuenta. Me tienes.
@ dave16 Puedo garantizar que no obtendrá una forma de onda casi sinusoidal. El VFD de generación actual funciona mediante PWM en el bus de CC, generalmente alrededor de una frecuencia portadora de 4 y 20 kHz. El filtrado de salida pesado podría limpiar eso, pero es realmente feo. Sugeriría acoplar un generador a un motor, accionar el motor con el VFD y luego quitar la salida del generador. Eso dará como resultado una onda sinusoidal limpia, a frecuencias variables.
@RDrast sí, estoy de acuerdo. Vea el esquema que publiqué arriba. Descubrí una manera de hacerlo, pero implica arruinar un generador de CA de 1200 RPM 60 Hz a 3600 RPM 180 Hz. Operar el generador a tres veces las rpm del diseño ha matado esa idea.
¿Es eso tres veces las RPM máximas o tres veces las RPM base? La mayoría de los motores/generadores de CA pueden funcionar hasta 3600 RPM, no es un valor inusual.
@RDrast que es tres veces el valor de la placa de identificación de las RPM del generador.

Respuestas (1)

Existe una buena posibilidad de que el VFD que tiene se pueda ajustar para proporcionar una salida de 150 Hz a 240 V con una entrada de 480 V. Es posible que pueda hacer que funcione a 1 Hz, pero la mayoría de los motores no funcionarán muy bien a 1 Hz. Una buena unidad de vector sin sensor puede hacer eso. Probablemente no pueda lograr mucho tratando de usar un motor de inducción como generador.

Cuando se operan motores de inducción por encima de su velocidad nominal, las principales limitaciones serán los cojinetes y el equilibrio del rotor. A cierta velocidad, la fuerza centrífuga en el rotor puede convertirse en un problema, pero es probable que esa velocidad sea significativamente más alta que la clasificación de los cojinetes y la velocidad a la que el equilibrio del rotor se convierte en un problema.

Con motores estándar, probablemente pueda hacer funcionar un motor de 6 polos al doble de su velocidad nominal, un motor de 4 polos de 1,5X a 2X y un motor de 2 polos de 1,25X a 1,5X. Si no aumenta el voltaje proporcionalmente para operar por encima de la frecuencia de la placa de identificación, el motor no podrá entregar el par nominal. Probablemente pueda obtener una operación de potencia constante hasta una velocidad nominal de 1.5X. Por encima de eso, el par debe limitarse a algo por debajo del par que proporcionará una potencia constante.

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No hay forma de que obtenga un generador de inducción que le brinde el rango de frecuencia que está buscando.

La mejor opción sería usar directamente la salida de un VFD si puede obtener una forma de onda aceptable. Un VFD PWM actualizado le dará una forma de onda bastante buena. Probablemente pueda encontrar uno que baje a 1 Hz o cerca de eso. También podría considerar usar un VFD con un filtro de salida. Es posible que tenga dificultades para obtener buena información sobre la calidad de la forma de onda. También puede ser difícil armar un filtro.

Para una forma de onda realmente buena, la mejor opción probablemente sea un generador síncrono de imanes permanentes (PMSG). Eso le dará una buena onda sinusoidal sin filtrado. Puede utilizar un motor síncrono de imanes permanentes como PMSG. Si usa un PMSG que tiene más polos que el motor impulsor, su velocidad puede ser menor. Debería tener en cuenta el factor de potencia de la carga. No sé cómo reaccionará un PMSG a un factor de potencia inferior a 1,0. Un VFD no tendrá ningún problema con un factor de potencia retrasado de hasta 0,7 más o menos.

Un generador síncrono de rotor bobinado (WRSG) puede funcionar tan bien como un PMSG, pero es posible que tenga dificultades para obtener una unidad de control de excitación que funcione en su rango de frecuencia. La mayoría de los WRSG en el rango de tamaño que necesita se venden con un motor o como unidades "principales" diseñadas para atornillarse a un motor.

¿Necesita armar esto usted mismo o tiene un presupuesto que le permitiría trabajar con un integrador de sistemas?

Detalles adicionales

El desempeño de un PMSG será similar al desempeño de un WRSG que tiene una corriente de excitación fija. No será posible ajustar el voltaje de salida. El voltaje de salida variará con el factor de potencia y las variaciones de corriente de carga. Con un VFD o cualquier tipo de generador, tanto el voltaje de salida como la velocidad serán directamente proporcionales a la velocidad.

Un VFD tendrá una flexibilidad considerable para programar y ajustar el voltaje de salida, tanto de forma independiente como en función de la frecuencia. En general, el ajuste debe realizarse con la salida del VFD apagada, pero es posible configurar un VFD para el ajuste de voltaje mientras está en funcionamiento.

Parece que un VFD será probablemente la mejor alternativa. Si no desea diseñar y construir un filtro de salida, hay proveedores de reactores de entrada y salida VFD, etc., que muy probablemente estarán dispuestos a suministrar uno.

Aquí hay un enlace a información básica de VFD.

Aquí y aquí hay enlaces a la información del filtro de salida VFD.

Necesito armar esto yo mismo. Esto es para el departamento de pruebas de mi empresa. Tengo acceso a un ingeniero mecánico y un taller mecánico.
@ dave16: ¿Por qué no responde las preguntas en los comentarios de su publicación original?
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