Vistas: 0 Autor: Editor del sitio Hora de publicación: 2026-09-15 Origen: Sitio
Los proyectos de modernización de ascensores se enfrentan a un estricto desafío de ingeniería. Debe lograr un control de par preciso y una calidad de marcha suave sin la complejidad mecánica de los codificadores rotatorios físicos. Los codificadores añaden puntos de falla, requieren cables especializados y complican la instalación en máquinas más antiguas. Las unidades básicas de voltios/hercios (V/Hz) no logran entregar el torque necesario a baja velocidad. No pueden evitar el retroceso ni garantizar una nivelación precisa del suelo bajo cargas pesadas. Esto deja a los ingenieros buscando un término medio confiable.
El control vectorial sin sensores proporciona esa solución exacta. Utiliza modelos matemáticos avanzados de motores para calcular el flujo del rotor y estimar el deslizamiento. Esto ofrece una respuesta de par de circuito casi cerrado diseñada específicamente para aplicaciones de ascensores. Obtiene una estricta prevención de retroceso y perfiles de aceleración suaves sin montar hardware externo en el eje del motor. Al calcular el estado magnético exacto del motor en tiempo real, estos variadores cierran la brecha entre las configuraciones básicas de circuito abierto y los sistemas complejos de circuito cerrado.
Precisión matemática sobre hardware: el control vectorial sin sensores se basa en el modelado avanzado del motor y la retroalimentación de corriente/voltaje para estimar el deslizamiento y el flujo, eliminando la necesidad de sensores de velocidad físicos.
Control vectorial independiente: al controlar el vector de corriente del estator en relación con el vector de flujo del rotor, estos variadores desacoplan la corriente magnetizante de la corriente productora de torque, logrando el alto torque de arranque crítico para aplicaciones de ascensores.
Dependencia de la implementación: la implementación exitosa requiere un riguroso ajuste automático estático y dinámico para hacer coincidir el algoritmo del inversor con las características específicas del motor.
Límites de aplicación: si bien es muy eficaz para ascensores de velocidad baja a media, no puede mantener la velocidad cero absoluta indefinidamente sin frenado mecánico ni gestionar la velocidad/par con la microprecisión absoluta de los verdaderos sistemas de vector de flujo de circuito cerrado.
Los variadores V/Hz estándar aplican una relación tensión-frecuencia fija a los terminales del motor. Funcionan a ciegas y no pueden reaccionar dinámicamente a cambios repentinos de carga. Cuando los pasajeros suben a una cabina, la carga se desplaza instantáneamente. Los variadores de V/Hz experimentan un severo retraso en el torque porque no monitorean la velocidad real del rotor o el flujo magnético. Esto provoca una mala calidad de conducción, arranques entrecortados y, a menudo, provoca fallos de seguridad por sobrecorriente. Los ascensores requieren un par máximo a velocidad cero para levantar el freno mecánico de forma segura. El control V/Hz simplemente no puede proporcionar esta potencia de arranque.
El microprocesador dentro de un El inversor de ascensor vectorial sin sensores resuelve este déficit de par mediante matemáticas avanzadas. Separa la corriente del estator en dos componentes ortogonales. Un componente controla el flujo magnético. El otro controla la producción de par. Debido a que el vector de corriente del estator se controla en relación con el vector de flujo del rotor, el variador ajusta la magnitud del flujo y el par del motor de forma independiente. Este desacoplamiento permite que el variador ordene cambios de par instantáneos. Obtiene la máxima disponibilidad de par a velocidades extremadamente bajas. Esto garantiza que la cabina permanezca perfectamente quieta mientras se levanta el freno.
La secuencia de eventos durante un comando de inicio típico ilustra este control:
El controlador del ascensor envía una señal de marcha y un comando de dirección al accionamiento.
El variador inyecta corriente continua en los devanados del motor para generar el campo de flujo magnético antes de soltar el freno.
El variador calcula el par requerido basándose en la retroalimentación de pesaje de la carga y aplica el vector de corriente que produce el par.
El variador envía una señal para abrir el contactor del freno mecánico.
El motor mantiene la carga a velocidad cero durante una fracción de segundo mientras las zapatas de freno limpian físicamente el tambor o el disco.
El variador inicia la curva S de aceleración, aumentando suavemente la frecuencia.
Sin un codificador físico, el variador debe calcular continuamente la posición y la velocidad del rotor. Para ello, utiliza medidas de fuerza electromotriz inversa (EMF inversa), voltaje y corriente precisa. El algoritmo interno construye un modelo matemático del motor de alta precisión. Compara el consumo actual esperado con el consumo actual real. La diferencia entre la velocidad síncrona del campo magnético y la velocidad real del rotor es el deslizamiento.
El variador calcula este deslizamiento en tiempo real e inyecta frecuencia adicional para compensarlo. Esto mantiene constante la velocidad del ascensor independientemente de la carga. Si una cabina completamente cargada se mueve hacia arriba, el motor requiere más compensación de deslizamiento que una cabina vacía que se mueve hacia arriba. El algoritmo vectorial maneja esto dinámicamente, ajustando la frecuencia de salida cientos de veces por segundo.
El término 'sin sensores' puede inducir a error a algunos técnicos. Si bien el sistema es físicamente de circuito abierto porque carece de un codificador rotatorio, matemáticamente funciona como un sistema de circuito cerrado de alta capacidad de respuesta. Se basa completamente en la precisión de su modelo de motor interno. El variador alimenta constantemente datos de corriente y voltaje a su procesador de señal digital (DSP). Esto crea un circuito de retroalimentación virtual. El sistema reacciona a los cambios de carga en milisegundos, proporcionando una calidad de marcha que imita fielmente un sistema de circuito cerrado basado en hardware.
La selección de la arquitectura de variador de frecuencia (VFD) adecuada determina el éxito de la instalación de un ascensor. Los ingenieros suelen elegir entre tres métodos de control principales. Comprender las expectativas básicas para cada uno le ayudará a especificar el equipo correcto para los requisitos de su edificio.
Clasificamos el control de ascensores en tres niveles distintos. El control básico de V/Hz se encuentra en la parte inferior. El control de vectores sin sensores ocupa el nivel medio. El control vectorial de flujo de circuito cerrado representa el nivel superior. Cada método ofrece diferentes niveles de regulación de velocidad, respuesta de torque y complejidad de instalación.
Método de control |
Regulación de velocidad |
Par inicial |
Complejidad del hardware |
Aplicación ideal |
|---|---|---|---|---|
Control V/Hz |
2% - 3% |
Bajo (~100% a 3Hz) |
Muy bajo (sin codificador) |
Polipastos de material básico, aplicaciones sin pasajeros |
Vector sin sensores |
~0,1% |
Alto (>150% a 0,5Hz) |
Bajo (sin codificador, requiere sintonización) |
Ascensores de pasajeros de altura baja a media, tracción engranada |
Vector de circuito cerrado |
~0,01% |
Máximo (200% a 0Hz) |
Alto (Codificador, cableado, tarjetas divisoras) |
Tracción sin engranajes, de gran altura y de alta velocidad |
El salto de rendimiento de V/Hz a vector sin sensores es enorme. V/Hz es insuficiente para los ascensores de pasajeros modernos debido al bajo par a baja velocidad y a la completa falta de compensación de deslizamiento. Si usa V/Hz, una cabina completamente cargada se hundirá cuando se levante el freno. A El accionamiento del elevador vectorial sin sensores elimina esta caída. Actúa como base definitiva para los ascensores de pasajeros sin codificador. Proporciona el par necesario a frecuencias fraccionarias para garantizar salidas suaves y una nivelación precisa del piso.
Debe analizar las ventajas y desventajas de la precisión y la idoneidad de la aplicación. Los sistemas de circuito cerrado ofrecen microposicionamiento y retención de par a velocidad cero absoluta. Son obligatorios para ascensores de gran altura sin engranajes y de alta velocidad. Sin embargo, un El inversor de elevación de circuito abierto ofrece entre el 80 y el 90 % de este rendimiento con una complejidad de instalación significativamente menor. Elimina el coste del codificador, los frágiles cables de retroalimentación y las placas de interfaz. Esto hace que la tecnología vectorial sin sensores sea ideal para máquinas de tracción con engranajes y proyectos de modernización de baja velocidad donde montar un codificador no es físicamente práctico.
Evaluar un inversor requiere mirar más allá de las especificaciones en bruto. Debe asignar capacidades específicas del inversor directamente a la experiencia de los pasajeros, las métricas de seguridad operativa y la confiabilidad del equipo a largo plazo. La unidad debe traducir matemáticas vectoriales complejas en un viaje suave e imperceptible.
El retroceso se produce cuando la cabina del ascensor desciende ligeramente antes de que el motor genere suficiente par para sostener la carga. Esto crea una experiencia aterradora para los pasajeros. Los accionamientos vectoriales sin sensores evitan esto aplicando un par previo al motor. El inversor inyecta una cantidad precisa de corriente CC en el estator antes de que el freno mecánico se levante por completo. A menudo utiliza entradas de sensores de pesaje de carga debajo de la cabina. El variador calcula el par exacto necesario para sostener ese peso específico. Cuando se abre el contactor de freno, el motor ya mantiene la carga perfectamente quieta.
Los técnicos de campo ajustan parámetros específicos para optimizar esta secuencia:
Retardo de liberación del freno: el tiempo que el variador espera después de inyectar corriente CC antes de ordenar que se abra el freno.
Tiempo de retención de velocidad cero: el tiempo que la unidad mantiene el motor a velocidad cero mientras las zapatas de freno se retraen físicamente.
Frecuencia de arranque: La frecuencia inicial aplicada para superar la fricción estática en la caja de cambios y las poleas.
La comodidad humana en un ascensor depende de controlar la tasa de cambio de aceleración, conocida como tirón. Un aumento repentino en el torque provoca estremecimientos. El inversor gestiona esto mediante un perfilado avanzado de curva en S. Los controladores de ascensor definen cuatro tasas de sacudidas distintas durante un perfil de vuelo. J1 controla la transición de velocidad cero a aceleración constante. J2 suaviza la transición de la aceleración a la velocidad máxima. J3 gestiona el paso de la velocidad máxima a la desaceleración. J4 amortigua la aproximación final a velocidad cero.
El inversor debe procesar estos cuatro comandos de sacudida distintos sin problemas. El microprocesador del variador suaviza las transiciones entre estas fases. Combinada con una rápida respuesta del par, la curva en S garantiza que el motor siga perfectamente el comando de velocidad del controlador del ascensor. Los pasajeros sienten un deslizamiento fluido en lugar de un tirón mecánico. Si el procesamiento interno de la unidad es demasiado lento, el motor sobrepasará la frecuencia objetivo, lo que provocará que la cabina rebote sobre las cuerdas.
Los ascensores experimentan cargas muy variables. Una cabina vacía que baja requiere muy poco esfuerzo del motor porque el contrapeso hace el trabajo pesado. La capacidad del variador para estimar el flujo y el deslizamiento permite la optimización dinámica del flujo. Durante estas condiciones de carga ligera, el variador reduce automáticamente la corriente magnetizante enviada al motor. Esta gestión inteligente de la energía reduce significativamente el estrés térmico en los devanados del motor. También produce ahorros de energía mensurables durante la vida útil del sistema de ascensor.
La implementación de tecnología vectorial sin sensores no es una operación plug-and-play. Debe abordar obstáculos técnicos específicos durante la instalación. Ignorar estas realidades conduce a fallas del sistema, entrega de torque errática, nivelación deficiente o fallas frecuentes en la unidad.
El algoritmo vectorial sin sensores es completamente inútil sin datos precisos del motor. No puede simplemente ingresar los caballos de fuerza indicados en la placa de identificación y esperar que funcione. El variador requiere un riguroso ajuste automático durante la puesta en servicio para hacer coincidir su algoritmo interno con el motor específico que se está controlando. El variador debe medir la resistencia del estator, la resistencia del rotor, la inductancia mutua y la inductancia de fuga.
Sintonización estática: el variador inyecta corriente continua en el motor sin girar el eje. Esto mide los valores básicos de resistencia. Es útil cuando los cables no se pueden sacar de la polea de tracción.
Sintonización dinámica: El variador hace girar el motor desacoplado de la carga. Esto mide con precisión la inductancia y calcula el perfil de deslizamiento exacto. Al realizar un autoajuste dinámico, debe levantar físicamente las cuerdas de la polea de tracción. El motor debe girar libremente sin carga. El variador hará funcionar el motor hasta su velocidad base, midiendo el punto exacto donde se satura el campo magnético. Esto establece la corriente sin carga, que es la base para todos los cálculos de flujo.
Compensación térmica: los buenos variadores ajustan su modelo de motor interno a medida que el motor se calienta, compensando los cambios en la resistencia del cobre durante el uso intensivo.
La conexión a tierra y el blindaje del cable adecuados no son negociables. Los variadores vectoriales sin sensores generan señales de modulación de ancho de pulso (PWM) de alta frecuencia. Estas señales crean interferencias electromagnéticas. Si no utiliza cables de motor blindados y los conecta a tierra correctamente tanto en el motor como en el chasis impulsor, esta EMI corromperá las señales de bajo voltaje en el controlador del ascensor. También puede provocar lecturas falsas en los propios sensores de corriente del variador, destruyendo la precisión del modelo matemático del motor.
Debe comprender la realidad eléctrica del control de vectores. Debido a que un variador vectorial sin sensores monitorea y controla activamente la corriente basándose en las características internas de un motor específico, solo puede controlar un motor a la vez. El modelo matemático colapsa si conecta varios motores a un solo variador. El variador no puede distinguir entre la fuerza contraelectromotriz del motor A y del motor B. No puede utilizar esta tecnología en configuraciones de varios motores en paralelo. Cada motor requiere su propio accionamiento vectorial dedicado.
Muchos ascensores residenciales o comerciales ligeros funcionan en edificios limitados por energía monofásica. Usando un El inversor de ascensor monofásico con control vectorial sin sensores requiere una ingeniería cuidadosa. La entrada monofásica crea una importante ondulación del voltaje del bus de CC. El variador debe tener condensadores de bus de CC de gran tamaño para suavizar esta ondulación y mantener la estabilidad del par. También debe tener en cuenta la distorsión armónica que se devuelve a la red residencial. Los ingenieros a menudo tienen que reducir la potencia de un variador trifásico en un 50% para manejar la entrada monofásica de manera segura, asegurando que los diodos internos no se sobrecalienten durante una aceleración intensa.
Los equipos de adquisiciones y los ingenieros de modernización deben evaluar varias dimensiones críticas al seleccionar fabricantes. Combinar el variador correcto con el motor correcto garantiza confiabilidad a largo plazo y evita costosas devoluciones de llamadas.
El núcleo de cualquier variador vectorial es su procesador de señal digital. La unidad debe manejar transformaciones matemáticas complejas de Clarke y Park en tiempo real. Los microprocesadores de alta velocidad son una necesidad absoluta. El bucle de ejecución debe funcionar en el rango de submilisegundos para evitar el retraso del par. Si el procesador es demasiado lento, el modelo del motor no está sincronizado con el rotor físico. Esto produce vibraciones, ruido acústico y una precisión de nivelación deficiente. Siempre verifique la velocidad del procesador y el ancho de banda del bucle actual de la unidad al revisar las especificaciones técnicas.
Los ingenieros preguntan con frecuencia si un motor inversor estándar es suficiente para el control vectorial sin sensores. Técnicamente, el variador puede controlar motores estándar con inversor. Sin embargo, las aplicaciones de ascensores son muy exigentes. El variador hará funcionar el motor con un par alto y velocidades muy bajas durante los modos de nivelación e inspección. Los ventiladores estándar accionados por eje no proporcionan una refrigeración adecuada a 2 Hz o 3 Hz. Por lo tanto, las aplicaciones de ascensores a menudo requieren motores de servicio vectorial dedicados equipados con ventiladores de enfriamiento independientes y de velocidad constante. Esto evita que el aislamiento del motor se degrade debido a la acumulación excesiva de calor durante el funcionamiento a baja velocidad.
Tipo de motor |
Método de enfriamiento |
Rendimiento a baja velocidad |
Idoneidad para ascensores |
|---|---|---|---|
Inducción de CA estándar |
Ventilador accionado por eje |
Se sobrecalienta por debajo de 15 Hz |
No recomendado |
Servicio inversor |
Ventilador accionado por eje |
Tolera carreras cortas a baja velocidad. |
Aceptable para trabajos livianos |
Vector-deber |
Soplador independiente |
Par máximo continuo a 0 Hz |
Altamente recomendado |
El control vectorial sin sensores es la opción óptima para proyectos de modernización y ascensores de baja y media altura. Ofrece una calidad de marcha excepcional y un control estricto del par cuando la instalación del codificador tiene un costo prohibitivo o es físicamente impracticable. El éxito depende enteramente de la potencia de procesamiento del variador y de la precisión del proceso de autoajuste del motor. Cuando se ponen en funcionamiento correctamente, estas unidades eliminan el retroceso, suavizan los perfiles de aceleración y reducen los costos de mantenimiento a largo plazo.
Base su selección de transmisión en el par de arranque requerido, con el objetivo de alcanzar al menos el 150 % a 0,5 Hz. Evaluar la calidad del software de autoajuste del fabricante. Asegúrese de que el variador presente integración nativa con los controladores de ascensores, incluida una lógica de control de frenos dedicada y entradas de compensación de pesaje de carga.
Siga los siguientes pasos para garantizar una instalación exitosa:
Realice una auditoría integral del motor para verificar la clase de aislamiento, los métodos de enfriamiento y la disponibilidad de los datos de la placa de identificación antes de ordenar el equipo.
Realice un autoajuste dinámico con el motor sin cables durante la puesta en servicio para capturar las mediciones de inductancia y deslizamiento más precisas.
Verifique que el firmware del variador incluya un perfil de curva en S dedicado para elevador en lugar de una lógica de ventilador o bomba industrial genérica.
Consulte con los ingenieros de aplicaciones del variador para confirmar el tamaño del bus de CC si opera con energía residencial monofásica.
R: Es un variador de frecuencia que utiliza modelos matemáticos avanzados para estimar la velocidad del motor y el flujo magnético sin un codificador rotatorio físico. Proporciona control de par de circuito casi cerrado, lo que garantiza una aceleración suave y una nivelación precisa del piso de los ascensores de pasajeros.
R: El inversor inyecta corriente CC para prepar el motor antes de que se levante el freno mecánico. Calculando el peso exacto de la carga y aplicando instantáneamente el par correspondiente, mantiene la cabina perfectamente quieta durante la transición de frenado.
R: No. Si bien proporciona un excelente torque a baja velocidad, no puede mantener una carga suspendida a velocidad cero absoluta indefinidamente sin depender del freno mecánico. Sólo un verdadero sistema de circuito cerrado con un codificador puede lograr un mantenimiento indefinido de velocidad cero.
R: El variador se basa completamente en un modelo matemático interno del motor. El autoajuste mide la resistencia exacta del estator, la resistencia del rotor y la inductancia. Sin estos valores precisos, el variador no puede calcular el deslizamiento ni controlar el par con precisión.
R: Sí, pero requiere una ingeniería cuidadosa. El variador debe tener capacitores de bus de CC robustos para manejar la ondulación de voltaje. Por lo general, es necesario reducir la potencia de un variador trifásico para gestionar de forma segura el aumento de carga de corriente en los diodos de entrada.
R: Mientras funcionan los motores con inversor, las aplicaciones de ascensores requieren un par elevado a velocidades muy bajas. Los ventiladores de eje estándar no pueden enfriar el motor a estas velocidades. Por lo tanto, se recomiendan encarecidamente los motores de servicio vectorial con ventiladores de refrigeración independientes para evitar el sobrecalentamiento.
R: El algoritmo del variador se basa en la lectura de la contraEMF específica y la retroalimentación de corriente de un solo motor para calcular la posición del rotor. La conexión de varios motores codifica esta retroalimentación, lo que provoca que el modelo matemático falle por completo.
