EP Cap1Circuito de Propulsion PrincipalVVV830ac.

Electrónica de Potencia Camión 830E AC

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Capitulo 1

Circuito de propulsión principal

1.1 Tracción eléctrica Origen de la tracción eléctrica La tracción eléctrica es una alternativa que se mostró por primera vez en la Exposición Industrial de Berlin con una demostración impresionante de poder de arrastre.

Locomotora eléctrica para la Exposición Industrial de Berlín de 1879 Si bien la locomoción con máquinas a vapor es más antigua, la electricidad mostraba ya en esos tiempos las ventajas de tamaño, eficiencia y limpieza. Evolución de la tracción eléctrica en camiones La tracción eléctrica aplicada a los camiones ha seguido la evolución del control de velocidad de los motores eléctricos, es decir de los variadores de velocidad DC/AC.

Variadores AF-300 Mini (AC) y DV300 (DC) de GE

El punto de quiebre de la tecnología del control de la velocidad además de los problemas que cada tipo de motor tiene para el control de velocidad, han sido sin lugar a dudas la aplicación de los semiconductores a los circuitos de potencia y luego la invención del microprocesador.


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Aplicaciones de dispositivos electrónicos de potencia, diagrama Potencia-Frecuencia La figura anterior muestra la dependencia del tipo de semiconductor con la potencia y frecuencia de utilización, esto se refleja por ejemplo en la tecnología empleada en los camiones 830E AC y 930E. Relación entre camiones y dispositivos electrónicos de potencia En el caso de los camiones Komatsu las diversas tecnologías empleadas en el control electrónico de los motores de tracción con las desarrolladas en electrónica de potencia son similares, aunque no han seguido el ritmo de todos los nuevos dispositivos que aparecieron en el mercado.

Dispositivos electrónicos de potencia aplicados a los camiones eléctricos Komatsu

Entre el lanzamiento al mercado del GTO (1970 General Electric) y del IGBT (1990) se encuentra por ejemplo el IGCT (1997 Siemens) que es una mejora del GTO.

Motores DC - Tiristores

Motores AC – GTO’s

Motores AC – IGBT’s

Camiones 630E/730E/830E

120Tn – 180Tn – 240Tn

Camiones/930E/1-2-3

320Tn

Camiones 830E-AC/930E-4

240Tn- 320Tn


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Capacidad de los camiones eléctricos Desde las primeras 120 Toneladas de capacidad de carga, el tonelaje se ha ido incrementando casi a la par con los nuevos descubrimientos en la electrónica de potencia.

Camión 730E de 180 Toneladas

Curiosamente uno de los puntos críticos en el diseño de nuevos modelos son las llantas. Es cada vez mas problemático encontrar los materiales capaces de soportar los enormes esfuerzos mecánicos y el desgaste que ocasiona el transporte de grandes cargas.

Camión 830E de 240 Toneladas


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Camión 930E-3 de 320 Toneladas Innovaciones en la tecnología de los camiones La automatización ha tomado también el control de la operación del camión. Komatsu tiene en la actualidad el modelo autónomo o robotizado en pruebas de campo en la mina Radomiro Tomic en Chile y pronto estará operando la mina “Gaby” en el mismo país con 15 camiones autónomos. Lo que viene, tentando un pronóstico, es naturalmente camiones de mayor tonelaje con motores eléctricos AC empleados mas eficientemente y con sofisticados circuitos y programas que redundarán en un mejor rendimiento.

Tranvía eléctrico trifásico AEG ,1903

Este desarrollo puede ser afectado por el agotamiento de los combustibles fósiles pero queda la alternativa de volver a los orígenes de este tipo de tracción, la alimentación desde el exterior con líneas eléctricas, de manera similar al recordado tranvía. Esta tecnología ya ha sido desarrollada por Komatsu.


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Komatsu 685E mina Goldstrike, Nevada EUA 1994

Komatsu 730Es, mina Sishen, Sudáfrica 2001


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1.2 La propulsión eléctrica de los camiones Sistema de propulsión eléctrica de los camiones

El poder de la tracción eléctrica se consigue al aplicar un motor eléctrico en cada rueda posterior. Este sistema y los circuitos de potencia involucrados se denominan Sistema de Propulsión Principal.

Rueda motorizada camión 830E, motor DC

Rueda motorizada, camión 930E y 830E-AC motores AC

El cambio del tipo de motor ha originado también mejoras en el sistema mecánico como el de la posición de los mandos finales, más accesibles en los modelos AC (930E) para el personal de mantenimiento. Esto no ocurre con el 830E-AC donde se tiene la misma disposición de los modelos DC.

El circuito de propulsión esta compuesto por el alternador y los motores de tracción en sus dos tipos DC-AC además de los circuitos de control de potencia y medición.


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1.3 El sistema hidráulico de los camiones Sistema hidráulico de los camiones actuales Los sistemas hidráulicos de los camiones han sufrido modificaciones en los camiones, aunque estas no han sido muy fuertes respecto al sistema, por ejemplo de los 730E.

Frenos tipo caliper del camión 730E y 830E AC

El cambio más notorio es en el tipo de freno empleado en los 930E. El incremento de la carga ha ocasionado que se opte por frenos de servicio húmedos modificando esto la disposición de componentes del motor de tracción.

Motor de tracción con frenos de servicio húmedos, camión 930E-4


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En los camiones 830E AC se usan calipers pero de un modelo nuevo donde los frenos de parqueo están incluidos dentro del dispositivo del freno de servicio. Otras modificaciones del sistema hidráulico Es notoria la independizacion del circuito de dirección y frenos con el sistema de levante, cosa que no ocurría con los 730E donde se produce la interconexión de ambos sistemas en ciertos casos a través de la válvula de descarga (Unloader valve).

Diferencia entre los sistemas hidráulicos de los camiones 730E y 830E/930E

Otras modificaciones las podemos encontrar con el agregado de nuevas válvulas (Dual relay) y la sustitución de otras (Múltiple de frenos) o la colocación de un intercambiador de calor para el enfriamiento del aceite hidráulico en los camiones 930E. Los sistemas hidráulicos no son considerados en este trabajo excepto en lo concerniente a las electro válvulas o interruptores de presión. No por ello dejan de tener la importancia que debe considerarse para la comprensión total de la máquina. 1.4 El camión 830E AC Este modelo de camión Komatsu es sui géneris pues podríamos afirmar que es un mini 930E con algunas características de los 830E. Las ventajas del control de velocidad de motores AC trifásicos se aplican a este modelo de alta disponibilidad y tamaño adecuado para vías donde se emplean los modelos 730E u 830E. Consideramos que este modelo se adaptará muy bien a trazos ya establecidos de minas que aun están en producción con los modelos DC, y de igual manera el personal de mantenimiento podrá migrar fácilmente a la tecnología AC ya que se mantiene la continuidad en el tipo de tarjetas y módulos electrónicos como en todos los modelos de camiones eléctricos fabricados por Komatsu. Se requiere por supuesto un entrenamiento previo pero este puede ser fácilmente asimilado por el personal involucrado con conocimientos de los modelos de camión con motores DC.

Sistema de

dirección y frenos

Sistema de levante

Unloader valve 830E

930E

730E


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Camión 830E AC, vista frontal (J. Varas)

Camión 830E AC, vista lateral (J. Varas)


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Componentes principales del sistema de propulsión, camión 830E AC

Gabinetes del camión 830E AC

Gabinete de

contactores

Gabinete

TCI

Gabinete de

frenos

Gabinete

PSC

Gabinetes de

Potencia

Motor Diesel Alternador

Gabinetes

Blower

Motores de Tracción


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Gabinetes de potencia y PSC

Gabinete TCI


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Gabinete de contactores

Gabinete de frenos, lado izquierdo


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Gabinete de frenos, lado derecho

1.5 Comparación de los modelos de camión existentes en el país Observamos en los esquemas la compatibilidad de los modelos 830E en particular tomando como referencia las dimensiones del camión 930E.

Longitud de los modelos de camiones Komatsu existentes en el país


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Ancho máximo y altura de los camiones Komatsu existentes en el país La tendencia es de incrementarse la capacidad de carga en forma impresionante, pero como ya mencionamos, el problema más fuerte en este desarrollo es la resistencia de las llantas.

Capacidad de carga máxima de los camiones Komatsu existentes en el país


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Velocidades máximas de camiones Komatsu En los diagramas precedentes se aprecia la velocidad superior que puede desarrollar el 830AC empleando el mismo motor Diesel que el modelo 830E, 2500HP. Alcanzando así la velocidad de los modelos 930E con motores de 2700HP. 1.6 Sistema de propulsión del camión 830E AC El empleo de motores trifásicos jaula de ardilla en los motores de tracción requiere el uso de medios electrónicos para el control de velocidad. Los inversores son el medio físico para este fin, con estos se entiende que hay un software indispensable para la obtención de la onda adecuada a la necesidad de potencia del motor. El panel integrado de control o panel de tarjetas está dividido en tres partes denominadas: PSC, TCI y TMC. Estas partes corresponden a tarjetas electrónicas donde el PSC y el TCI tienen microprocesadores que se comunican entre si. El uso de dos microprocesadores es debido a la necesidad de un software especializado solo para el funcionamiento de los motores y de otro para el control del camión como se hacia anteriormente. El uso de corriente alterna ha ocasionado también el empleo de nuevos dispositivos de medición que han desplazado diversos dispositivos que se emplean en los modelos de camión con motores DC. Sensores de velocidad mas sofisticados posibilitan un mejor control de velocidad así como de situaciones de operación del camión como el patinamiento. En general los modelos AC son una evolución en el desarrollo de nuevas tecnologías del transporte en vehículos fuera de carretera que brinda mayor confiabilidad y eficiencia como también sencillez en la operación.


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Diagrama del sistema de propulsión del camión 830E AC


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1.7 Hoja técnica del camión 830E AC


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