Curso Siemens

Motores.

Objetivos: Conocer en detalle el principio de funcionamiento de los diferentes tipos de motores. Conocer las diferentes características de los motores.

Masterdrives Siemens AG 2007. All rights reserved.

Date: 18.09.2008 File: DR-SNS-CHA: Page 1 - 1

SITRAIN Training for Automation and Drives

Motores. Contenido Pagina Construcción.............................………………................................................................................. 3 Principio de Funcionamiento Motores Asíncronos........................................................................... 4 Principio de Funcionamiento Motores Síncronos............................................................................ 18 Principio de Funcionamiento Motores DC....................................................................................... 20 Principio de Funcionamiento Motores Servomotores...................................................................... 23 Principio de Funcionamiento Motores Lineales............................................................................... 25 Principio de Funcionamiento Motores de Alto Torque..................................................................... 26 Eficiencia de los Motores................................................................................................................ 27 Temperatura en los Motores........................................................................................................... 28 Tipos de Servicio............................................................................................................................ 29 Tipos de Construcción.................................................................................................................... 30 Torques de Apriete......................................................................................................................... 31 Fallas Motor Monofásico y Trifásico............................................................................................... 32 Protección de Motores.................................................................................................................... 34 Prueba de Aislamiento.................................................................................................................... 40 Encoder Incremental....................................................................................................................... 41 Encoder Seno/Coseno.................................................................................................................... 42 Encoder Absoluto........................................................................................................................... 43




Construcción.




Principio de Funcionamiento Motores Asíncronos. • La corriente de las 3 fases genera un campo magnético rotativo en el estator • La corriente es inducida en el rotor • La corriente fluye circularmente en las barras del rotor • Un efecto dinámico es producido a causa del flujo de corriente en las barras dentro del campo magnético del estator. • El rotor es impulsado, tiene una velocidad menor a la del campo




Principio de Funcionamiento Motores Asíncronos. Varias aplicaciones requieren la variación de la velocidad lo cual es fácil con los variadores de velocidad. Sin embargo la operación de este tipo de motores con valores diferentes (Voltaje - Frecuencia) de los nominales causa cambios en la corriente y en el torque. Para entender el comportamiento que causan estos cambios se utiliza el circuito equivalente de motor.

El voltaje Vs es aplicado al estator desde líneas de alimentación de corriente alterna. Hay una caída de voltaje debido a la resistencia Rs del estator. El voltaje remanente E esta disponible para producir el flujo magnético y así mismo torque. Este voltaje es conocido como voltaje magnético. Masterdrives Siemens AG 2007. All rights reserved.



Principio de Funcionamiento Motores Asíncronos.

La corriente Is es la corriente que fluye por el estator, esta se puede medir sobre las líneas de alimentación, esta corriente es la suma vectorial de la corriente de trabajo Iw y la corriente de magnetización. La corriente de trabajo varia con la carga y esto se ve reflejado en el estator ó corriente de linea.





Ls es la inductancia del estator y Lr es la inductancia en el rotor. Un inductor es básicamente un arrollamiento de alambre que tiene un valor de inductancia.




Principio de Funcionamiento Motores Asíncronos. La corriente de magnetización Im es la responsable de producir las líneas de flujo magnético que inducen en el circuito del rotor. La corriente de magnetización es aproximadamente el 30% de la corriente. La corriente de magnetización como el flujo depende del comportamiento del voltaje y de la frecuencia de alimentación. Lm es la inductancia de magnetización.




Principio de Funcionamiento Motores Asíncronos. La corriente que fluye por el circuito del rotor y produce torque esta relacionada con la corriente de trabajo Iw, esta corriente es función de la carga, si esta aumenta causa que el rotor trabaje mas forzadamente y aumenta Iw.





Rs es el valor de la resistencia del rotor, esta varia según la temperatura del motor directamente proporcional en el incremento de estos valores también se ve afectada la corriente de trabajo y reduce la eficiencia del motor. Por consiguiente el buen control de la temperatura del motor es muy importante.




Principio de Funcionamiento Motores Asíncronos. El flujo Φ, la corriente de magnetización Im y el torque dependen de la relación entre el voltaje y la frecuencia

Los motores AC operan con flujo constante por que la relación entre el voltaje y frecuencia se mantiene constante y por consiguiente el torque se mantiene constante, sin embargo el torque actual esta determinado por la carga actual. Los variadores están en capacidad de operar con flujo (Φ) constante desde velocidades cercanas a cero hasta la frecuencia de placa lo cual quiere decir que esta es la zona de torque constante. Masterdrives Siemens AG 2007. All rights reserved.



Principio de Funcionamiento Motores Asíncronos. Con un variador es posible desarrollar un 150% de torque al arranque con un 150% de la corriente nominal esto es posible por que los variadores son capaces de mantener la relación entre voltaje y frecuencia en un valor constante en velocidades cercanas a cero. El torque es proporcional al cuadrado del flujo desarrollado en el motor.




Principio de Funcionamiento Motores Asíncronos. En mucha aplicaciones es necesario trabajar con velocidades mayores a la nominal pero esto hace que el torque decrezca, ya que el voltaje de alimentación no puede aumentar mas del valor de red, por esto la relación voltaje frecuencia pierde su valor. En esta región el flujo y el torque decrecen pero la potencia se mantiene constante.

Los motores pueden operar por encima de la frecuencia nominal pero esto ocasiona un debilitamiento del campo, esto ocurre siempre que halla un incremento de la frecuencia sin un incremento adecuado del voltaje. Pero los variadores pueden ser programados para trabajar con debilitamiento de campo en cualquier velocidad.




Principio de Funcionamiento Motores Asíncronos. El factor de debilitamiento de campo FFW puede ser calculado para saber a cuanto se reduce el torque en una frecuencia mayor a la nominal F>FN.

Los variadores proporcionan mayor capacidad a los motores que están conectados directamente a la red ya que estos pueden operar a mayor velocidad y del mismo modo pueden operar a bajas velocidades pero en este caso se ve afectado la ventilación del motor.

En la grafica se muestra que a 120Hz el motor desarrolla el 25% del torque nominal y 37.5% en la zona de torque intermitente Masterdrives Siemens AG 2007. All rights reserved.




La máxima corriente de rotor bloqueado y punto de bloqueo son dependientes del voltaje inducido y la resistencia del rotor la cual es predominante en la reactancia. En orden de prevenir bloqueos en el motor se debe mantener una relación minima entre el torque de la carga y el torque de rotor bloqueado: Ta = 1,3 Tload Un mayor aumento en la velocidad por debilitamiento de campo no es recomendado dado la perdida de potencia.




Principio de Funcionamiento Motores Asíncronos. Los motores están clasificados según su diseño, donde se tienen diferentes torques de arranque, deslizamientos y corrientes de arranque. Las características eléctricas del motor dan un comportamiento característico para cada aplicación. Clase A Motor fabricado para uso a velocidad constante. Tiene grandes áreas de ranuras para una buena disipación de calor, y barras con ranuras ondas en el motor. Durante el periodo de arranque, la densidad de corriente es alta cerca de la superficie del rotor; durante el periodo de la marcha, la densidad se distribuye con uniformidad. Esta diferencia origina algo de alta resistencia y baja reactancia de arranque, con lo cuál se tiene un par de arranque entre 1.5 a 1.75 veces el nominal (a plena carga). El par de arranque es relativamente alto y la baja resistencia del rotor produce una aceleración bastante rápida hacia la velocidad nominal. Tiene la mejor regulación de velocidad pero su corriente de arranque varía entre 5 y 7 veces la corriente nominal normal, haciéndolo menos deseable para arranque directos. Clase B Motores de propósito general, parecido al de la clase A debido al comportamiento de su deslizamiento-par. Las ranuras de su motor están embebidas más que en los motores de clase A y esta mayor profundidad tiende a aumentar la reactancia de arranque y la marcha del rotor. Este aumento reduce un poco el par y la corriente de arranque. Las corrientes de arranque varían entre 4 y 5 veces la corriente nominal




Principio de Funcionamiento Motores Asíncronos. Clase C Motores con rotor de doble jaula de ardilla, el cual desarrolla un alto par de arranque y una menor corriente de arranque. Debido a su alto par de arranque, acelera rápidamente, sin embargo cuando se emplea en grandes cargas, se limita la disipación térmica del motor por que la mayor parte de la corriente se concentra en el devanado superior. En condiciones de arranque frecuente, el rotor tiene tendencia a sobre calentarse. Se adecua mejor a grandes cargas repentinas pero de baja inercia. Clase D Motores de alto par y alta resistencia. Las barras del rotor se fabrican en aleación de alta resistencia y se colocan en ranuras cercanas a la superficie o están embebidas en ranuras de pequeño diámetro. La relación de resistencia a reactancia del rotor de arranque es mayor que en lo motores de las clases anteriores. El motor está diseñado para servicio pesado de arranque, que necesitan el alto par con aplicación a carga repentina. La regulación de velocidad en esta clase de motores es la peor. Los diseños C y D poseen valores altos de resistencia en el rotor en orden de obtener valores de torque altos en el arranque. Por otro lado esta característica los hace poco favorables para su uso con variador, a causa de las altas perdidas que se ven reflejadas en calentamiento del motor. Si por el tipo de aplicación su uso es necesario, se debe asegurar que no se van alcanzar las temperaturas limites (sobredimensionamiento).




Principio de Funcionamiento Motores Sincronos




Principio de Funcionamiento Motores Sincronos Principio de Conmutación:




Principio de Funcionamiento Motores DC Para evitar el cambio en el sentido del torque, se conmuta el sentido de la corriente cuando el torque es cero.




Principio de Funcionamiento Motores DC Imanes Permanentes: Usan imanes para suministrar el flujo. Excelente torque de arranque con buena regulación de velocidad. Limitados por la cantidad de carga que pueden manejar. El muchos casos se limita el torque al 150% con el fin de evitar la desmagnetización.

Serie: El campo es conectado en serie con la armadura. Excelente torque de arranque pero su velocidad varia bastante con la carga. No recomendados para su uso con variador.

Shunt: El campo es conectado en paralelo con la armadura. Ofrece buena regulación de velocidad. En esta conexión se puede tener control independiente de la armadura. Recomendado para uso de 4 cuadrantes.

Compound: El campo esta conectado en serie con la armadura y existe un shunt excitado separadamente. Provee buen torque de arranque y buena regulación de velocidad. Sin embargo el campo en serie puede causar problemas de control en su uso con drives. No se usa en 4 cuadrantes.




Principio de Funcionamiento Motores DC




Principio de Funcionamiento Servomotores Los servomotores tienen un comportamiento similar a los motores de corriente continua, y tienen la capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango de operación y mantenerse estable en dicha posición

El control de un servo se reduce a indicar su posición mediante un PWM. El ángulo de ubicación del motor depende de la duración del nivel alto de la señal. Cada servo motor, dependiendo de la marca y modelo utilizado, tiene sus propios márgenes de operación.

Para bloquear el servomotor en una posición, es necesario enviarle continuamente una señal con la posición deseada. De esta forma el servo conservará su posición y se resistirá a fuerzas externas que intenten cambiarlo de posición. Si los pulsos no se envían, el servomotor queda liberado, y cualquier fuerza externa puede cambiarlo de posición fácilmente.




Principio de Funcionamiento Servomotores Torque máximo es generado a la máxima corriente permisible, Mayores corrientes desmagnetizan los imanes El voltaje es limitado por la forma de onda para el DC-Link El máximo flujo de corriente no se puede forzar a altas velocidades dado el voltaje limite del motor Para Periodos cortos durante la aceleración, frenado y cambios de carga. Duración depende del aumento de temperatura.

Torque Estático Posible a velocidad cero y bajas velocidades

Torque Nominal




Principio de Funcionamiento Motores Lineales.




Principio de Funcionamiento Motores de Alto Torque

Para montaje sobre las partes mecánicas. Motor de 100 polos




Eficiencia de los Motores. El motor convierte la energía eléctrica en mecánica.

La diferencia entre la potencia de entrada y la potencia de salida se conoce como perdidas. Las perdidas se traducen en calor, el cual es disipado a través de la superficie del motor




Temperatura en los Motores.




Tipos de Servicio. Operación Continua S1. Se opera continuamente con la potencia nominal estabilizándose en la máxima temperatura permitida.

Operación de Corta Duración S2. El motor es sobrecargado por un corto periodo de tiempo y se hace necesario un periodo de enfriamiento.

Operación Intermitente S3. Para un periodo de tiempo especifico el motor puede trabajar en sobrecarga. Ejemplo: S3 de 40%, El motor opera sobrecargado 4minutos y luego se enfría por 6minutos (sin carga mecánica o eléctrica). Operación Intermitente S6. En esta operación intermitente el motor mantiene la carga eléctrica (mantiene girando) pero no opera carga mecánica. Esto genera perdidas.




Tipos de Construcción.




Torques de Apriete.

Estos valores son validos si no hay alguna especificación dada por el fabricante:

Caso A: Conexiones Eléctricas que están limitadas por la capacidad de los materiales usados. Caso B: Para materiales de bajo esfuerzo mecánico (Aluminio). Tornillos clase 5.6. Caso C: Para materiales de alto esfuerzo mecánico (Acero, Hierro) Tornillos clase 8.8




Fallas Motor Monofásico y Trifásico. La vida útil del enrollamiento de un motor eléctrico puede ser menor, si lo mismo fuere expuesto a condiciones de operación desfavorables, sean ellas eléctricas, mecánicas o del medio ambiente. Las fotos a continuación ilustran lo que puede ocurrir en estas circunstancias, auxiliando la identificación de las causas para que se pueda tomar providencias preventivas. Los defectos ilustrados en las fotos 6,7,8,10,11,12,13 y 14 son provocadas por el uso indebido,




Fallas Motor Monofásico y Trifásico.




Protección de Motores Inicialmente para la correcta selección de la protección para el motor dentro de las diferentes aplicaciones a implementar, se debe identificar las siguientes características: - Potencia Nominal. - Tensión Nominal. - Corriente Nominal y Corriente de Arranque - Número de arranques en Frió y Caliente. - Clase de Aislamiento del Motor. - Constante de tiempo de calentamiento y enfriamiento. - Tipo de arranque y Tiempo de Arranque (Dependen del par de giro del motor y del momento de inercia de todas las masas a acelerar).

Clase de Disparo Esta característica describe el intervalo de tiempo durante el cual el equipo de protección debe permitir una sobrecarga de 7.2 veces la corriente ajustada desde su estado frió para cargas trifásicas simétricas, antes de disparar. La clase de disparo se debe seleccionar dependiendo del tiempo de arranque del motor. Clase de Disparo Tiempo de Disparo(Segundos) Clase 10 5 – 10 Clase 20 10 – 20 Clase 30 20 – 30 Acorde a la norma IEC 60947-4-1.




Protección de Motores Fusibles: Son el medio mas sencillo de protección de los circuitos eléctricos y se basa en la fusión por efecto de Joule de un hilo o lámina intercalada en la línea como punto débil. Los fusibles especialmente diseñados para la protección de motores son del tipo aM, los cuales tienen una respuesta extremadamente lenta frente a las sobrecargas y rápida frente a los cortocircuitos. La corriente nominal mínima del fusible de protección se determina a partir de la corriente de arranque, tomando como punto de referencia el 0,85 de la corriente de arranque, marcando este como límite inferior de la banda donde se selecciona el fusible, luego se procede a comparar la curva corriente-tiempo del fusible, con el tiempo de arranque del motor para asegurar que este opere por encima de la curva del rele de sobrecarga que se encuentra a 10 veces la corriente nominal de arranque. En los arranques un fusible no se debe fundir ni envejecer si se ha realizado una correcta selección.




Protección de Motores Rele de Sobrecarga Bimetálico: Utiliza un mecanismo bimetálico regulable. Estos equipos se seleccionan y se configuran para trabajar a la corriente nominal del motor con su respectiva clase de disparo. Cuenta con una inercia térmica donde se necesita de un periodo de enfriamiento para que se recupere el material bimetálico antes de volver a operar. Durante este periodo el motor tiene también su periodo de enfriamiento. Los tiempos de recuperación dependen de la clase de disparo del rele bimetálico y de la magnitud de la corriente de disparo.

Rele de Sobrecarga Estado Sólido: Utilizan un microprocesador alimentado por los transformadores de corriente de cada fase para monitorear el comportamiento del motor. Estos equipos se seleccionan y se configuran para trabajar a la corriente nominal del motor con su respectiva clase de disparo. Cuenta con una memoria térmica que le permite al motor un periodo de enfriamiento después de un disparo antes de volver a ser operado. Si el rele se configura para realizar el reset automático el tiempo de recuperación de fija en 3 minutos. Clase de Disparo / Tiempo de Recuperación (Minutos) Clase 10 5 Clase 20 10 Clase 30 15




Protección de Motores Interruptores de Caja Moldeada: Típicamente los interruptores de caja moldeada vienen provistos de protección termomagnética que no esta diseñada para el uso con motores. En estos casos los interruptores se tienden a seleccionar con característica regulable y sobredimensionarlo de tal manera que su corriente de disparo por cortocircuito sea de 10 a 11 veces la corriente nominal del motor, esto con el fin de ofrecer protección contra cortocircuito y este no se dispare por sobrecargas pequeñas. Para los interruptores Siemens existen unas unidades de disparo electrónicas ETU para motor, que se componen de 3 transformadores de corriente, una electrónica de evaluación con microprocesador y la unidad de disparo que no necesita alimentación auxiliar. Estas unidades se seleccionan a la corriente nominal del motor. Entre la características comunes se encuentran: - Protección de sobrecarga ajustable. - Selección de la clase de disparo (para la ETU10M solo es posible clase de disparo 10). - Imagen Térmica. - Protección corto circuito - Protección de sensibilidad a falta de fase, para evitar el funcionamiento en condiciones muy forzadas y peligrosas para su ciclo de vida del motor.




Protección de Motores Reles de Monitoreo de Temperatura: Estos brindan ventajas decisivas en aquellos casos en los que la protección en función de la corriente mediante interruptores automáticos o relés de sobrecarga no es la técnica ideal de control. En determinados casos, debido a influencias externas, podrán producirse sobrecalentamientos sin que ello pueda ser captado por la imagen térmica del interruptor automático / relé de sobrecarga. Algunos ejemplos son: el arranque pesado (por ejemplo, centrífugas), la operación con convertidores de frecuencia, las maniobras y los frenados frecuentes u obstrucciones en la refrigeración, por ejemplo, debido a un ambiente con gran suciedad.

La resistencia puede ser medida en los cables de conexión.




Protección de Motores Guardamotores: Es el equipo mas efectivo, completo y económico. Ofrece protección contra sobrecarga mediante un mecanismo bimetálico regulable, cortocircuito a 10 veces la corriente nominal sin fusibles y perdida de fase de manera intrínseca ajustando la curva para operación a dos fases. Estos equipos se seleccionan y se configuran para trabajar a la corriente nominal del motor con su respectiva clase de disparo.

Otras protecciones Protección de Corriente Mínima: Esta protección normalmente es monofásica y se dispara cuando la corriente en una fase es inferior a la intensidad de regulación. Esta protección se utiliza para proteger la parte mecánica acoplada a motores contra el deslastre, el cual provoca una caida en la corriente consumida al perder la carga. Protección de Sub y Sobre Tensión: El par de arranque y el par motor máximo varían aproximadamente con el cuadrado de la tensión y la corriente en el motor se modifica en una relación aproximadamente proporcional a la tensión. Con desviaciones de hasta ± 5% respecto a la tensión nominal, se puede suministrar la potencia nominal, con variaciones mayores se pueden presentar comportamientos indeseables en el motor. Protección Diferencial de Motor: Es una protección rápida y sensible contra defectos internos debidos a un fallo de aislamiento. Esta protección es utilizada en motores de gran potencia.




Prueba de Aislamiento Los valores mínimos de resistencia de aislamiento para un bobinado nuevo se encuentran en la siguiente tabla:

Para una temperatura de 25ºC, un valor critico de resistencia dependiendo del voltaje puede obtenerse:

Mientras el motor esta operacional, la resistencia de aislamiento puede cambiar como resultado de los efectos de la operación y condiciones ambientales. Para un motor limpio y seco, la resistencia se reduce a la mitad de su valor si hay un aumento de 10ºK, por el contrario si la temperatura decae 10ºK la resistencia se duplica. (La regla de los 10ºC) Las resistencias mínimas para otros componentes del motor son:

En motores nuevos se encuentran valores de GΩ, para valores menores a 80MΩ se recomienda hacer un seguimiento de este.




Encoder Incremental.




Encoder Seno/Coseno




Encoder Absoluto




Hardware - Potencia y Periferia

Objetivos: Conocer en detalle los componentes usados en los módulos del gabinete Masterdrive, tanto en potencia como en sus periféricos. Familiarizarse con las funciones de cada uno de los componentes.




Hardware - Potencia y Periferia Componentes Básicos de los inversores ..........................................................................................

3

Rectificación....................................................................................................................................... 4 Rectificación Básica......……………................................................................................................... 5 Rectificación F3E Smart Infeed...................................................................................................... .. 6 Comportamiento de los Rectificadores No Controlados.................................................................... 7 Rectificador de Línea Activo (Active Front End)................................................................................ 8 Rectificador de Línea Activo AFE: Rectificación y Fuentes Step Up................................................. 9 Rectificador de Línea Activo AFE: Rectificación y Fuentes Step Down............................................. 10 Operación de Rectificación y Regeneración / Compensación Potencia Reactiva.……………........... 11 Eliminación de Armónicos por el Clean Power Filter……………………………................................. 12 Principio Operación: Inversor........................................................................................................... 14 Modulación Vectorial........................................................................................................................ 22 Voltaje Salida Inversor...................................................................................................................... 23 Control de los IGBTs........................................................................................................................ 24 Frecuencia de Pulsación y Ciclo del Controlador de Corriente......................................................... 26 Capacidad de Sobrecarga Modulo Motor......................................................................................... 28 Masterdrive VC / MC.......................................................................................................................... 29 Tarjetas de Expansión....................................................................................................................... 33 Instalación de tarjetas...................................................................................................................... . 34 Tarjeta CUVC..................................................................................................................................... 36 Bornera X9......................................................................................................................................... 37 Puesta en Marcha y Control................................................................................................................ 38 Conector X300.................................................................................................................................... 39 Componentes del Sistema Opcionales.........………………...….......................................................... 40




Componentes Básicos de los Inversores.

3Ø Alimentación

Sistema básico de los inversores

RECTIFICACION

DC-link

INVERSION IGBT’s Insulated Gate Bipolar Transistors

Motor …Cuando se habla de variadores, drives, VSD, VFD, etc. también se habla del rectificador, convertidor, infeed y del inversor, PWM, vector, etc .…..




Rectificación.




Modulo de Línea Básico (Basic Infeed).

El puente de diodos o juego de tiristores solo puede suministrar corriente en una dirección. Cuando el motor regenera, la energía retorna al inversor, el voltaje en el bus DC aumenta, la resistencia de frenado es activada para disipar la energía adicional y controlar el nivel de voltaje DC. Durante operación normal (motor) el Bus DC es no controlado, aproximadamente 1.35 veces el voltaje de alimentación.




Rectificación F3E (Smart Infeed).

En modo rectificador la corriente fluye a través de los diodos de free-wheeling integrados a los módulos de IGBTs como un rectificador de 6 pulsos normal. En modo regenerativo la corriente fluye a través de los IGBTs, los cuales están sincronizados con la red (siendo los IGBTs un componente controlado contrario a los tiristores). Estos cuentan con una reactancia de línea con un voltaje relativo de cortocircuito del 4 % al lado de la línea. Durante operación normal (motor) el Bus DC es no controlado, aproximadamente 1.35 veces el voltaje de alimentación.




Comportamiento de los Rectificadores No Controlados. La corriente estándar de un rectificador no controlado, mostrará el “doble pico” cuando es medido con una carga significativa. La curva exacta de los picos dependerá de la impedancia de la alimentación, y con corrientes altas para el punto de acople puede llegar a afectarse este.

RSC = Relación de la potencia de cortocircuito de la línea Sk y la potencia aparente del variador en el punto común de acople de este




Modulo de Línea Activo (Active Front End).

Cuando el convertidor se encuentra como “motor”, la energía es suministrada a través de los IGBTs que operan como una fuente “step-up”. Cuando el motor regenera, los IGBT continúan controlando el voltaje del Bus DC, pero el flujo de corriente cambia de dirección, el IGBT opera como una fuente step-down y regresa energía a la red. El voltaje del bus DC será mayor que el pico de la alimentación (1.42 x Voltaje de línea).




Modulo de Línea Activo AFE: Rectificación y Fuente Step Up S150 VDC=1,5 Vn

Principio Simple de Operación: 1. Dos fases son cortocircuitadas. 2. La corriente de cortocircuito es limitada por las reactancias (Step Up). 3. Al mismo tiempo el campo magnético de las reactancias actúa almacenando energía.

VU-V

Vind= di/dt VU-V

4. El cortocircuito es interrumpido. 5. La gran diferencia de corriente resultante en la reactancia genera una alta autoinducción de voltaje. 6. La autoinducción de voltaje es adicionada al voltaje presente. El resultado es un voltaje mayor en el DC-link. 7. La corriente fluye al DC-link. 8. Luego de 250 μs el ciclo reinicia (para una pulsación de frecuencia de 4 kHz).

En la rectificación el modulo de línea activo opera básicamente como un modulo de motor en regeneración. La línea tomaría la posición del motor. En la rectificación la corriente fluye a través de los diodos de free wheeling operados.




Modulo de Línea Activo AFE: Regeneración Fuente Step Down S150 VDC=1,5 Vn VU-V

Principio Simple de Operación: 1. En un momento el voltaje del DC-link es mayor que el voltaje esperado. 2. Mediante el switcheo de dos transistores el DC-link positivo y negativo son conectados a la fase correspondiente. 3. La energía es realimentada a la línea.

4. Para controlar la regeneración se apaga un transistor. 5. Las reactancias mantienen las corrientes fluyendo a través de los respectivos diodos de free wheeling (Step Down). 6. Luego de 250 μs el ciclo reinicia (para una pulsación de frecuencia de 4 kHz). En modo regenerativo el modulo de línea activo opera básicamente como un modulo de motor en operación motor. Durante la regeneración la corriente fluye a través de los transistores operados.




Operación de Rectificación y Regeneración / Compensación. i.line Z i.line

u.line u.ALM

u.line u.ALM

u.ALM

u.line

u.line

u.ALM

u.line u.ALM

Z i.line

u.line

u.ALM

u.line

i.reactive = +20% (inductive reactive load) u.ALM

i.reactive u.line

ϕ ind.

i.line

i.line

i.active

ϕ ind.

i.apparent i.reactive = 20% (of i.ALM.rated)

u.line i.line

u.line i.line

i.active = function (load) ϕ ind.




Eliminación de Armónicos con el Clean Power Filter

Clean Power Filter

0,12%

Clean Power Technology 0,08% 0,04% 0,00% 5, 7



11, 13

17, 19

23, 25


Eliminación de Armónicos con el Clean Power Filter




Principio de Operación: Inversor U, f = variable

Udc constant

DC-link

U

DC - AC

Generación de Frecuencia y Voltaje

Motor

U2 V2 W2

M

El valor RMS de voltaje a la salida del inversor es generado por la modulación del ancho de pulsos del voltaje existente en el DC-link (modulación vectorial, modulación del flanco de disparo). Los módulos de motor están listos CW y CCW, modo motor y modo generador.


para


operar

en

cuatro

cuadrantes:


Principio de Operación: Inversor

Considere el IGBT Superior 3 conmuta a ‘on’…

…Y el IGBT inferior 4 conmuta a ‘on’





La energía almacenada mantiene la corriente… …via los diodos de conmutación (flywheel)





Ahora el IGBT Superior 1 conmuta a ‘on’…











Ahora el IGBT Superior 2 conmuta a ‘on’…














Modulación Vectorial. u(t) Z1

Z1

Z2

Z2

Z6

t

Z3

Z5

Z4

t.P

t.P

t.P Z1

Z1

t

t Z2

Z2

resulting pointer position : 45 degrees resulting voltage : i.e. 40%

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resulting pointer position: 30 degrees resulting voltage : i.e. 50%


t Z2

t

t

Masterdrives

Z1

t

resulting pointer position : 15 degrees resulting voltage : i.e. 60% SITRAIN Training for Automation and Drives

Voltaje de Salida en el Inversor.

0.5 ms

0.5 ms

0.5 ms

0.5 ms


0.5 ms

0.5 ms

0.5 ms

0.5 ms

0.5 ms

0.5 ms


0.5 ms

0.5 ms

0.5 ms

0.5 ms

0.5 ms


Control de los IGBTs 3Ø Alimentación

ASIC Señales de control

Motor

Application Specific Integrated Circuit Hace la conmutación en el orden correcto.




Control de los IGBTs 3Ø Alimentación

Señales de control ASIC

Motor Parámetros

Microprocesador

Alimenta a la ASIC con los datos de aplicación (parametrización) Masterdrives Siemens AG 2007. All rights reserved.



Control de los IGBTs

DC Positivo

Circuito `Charge Pump’

DRIVER CIRCUIT

ASIC DRIVER CIRCUIT

DC Negativo



IGBT Superior – requiere aislamiento y ‘Charge Pump’ (Fuente de alimentación separada) IGBT inferior – El Drive es referenciado directamente al DC negativo y una fuente de alimentación común. Unidades vectoriales tienen el controlador ASIC totalmente aislado, y por lo tanto al menos seis optoaisladores.


Frecuencia de Pulsación y Ciclo del Controlador de Corriente. •Cuanto menor sea la frecuencia de conmutación menor son las perdidas en el inversor. •Cuanto mayor sea la frecuencia la señal será mas aproximada a la señal sinusoidal. Menor estrés en el motor. •Cuando se usan filtros de salida, la frecuencia de conmutación debe ser dos veces la frecuencia base. •Mayor frecuencia menor ruido en el motor.




Frecuencia de Pulsación y Ciclo del Controlador de Corriente. s losse g n i h switc mics dyna

1,25 pulse frequency (kHz)

Modulo Motor

Ciclo del controlador de I Frecuencia de pulsación

Modulo Motor

Ciclo del controlador de I Frecuencia de pulsación

380 – 480 V

110 – 250 Kw.

(µs) (kHz)

660 – 690 V

250 2 [4]1

2

315 – 800 Kw. 400 1,25 [ 2,5 ] 1

75 – 1200 Kw.

(µs) (kHz)

400 1,25 [ 2,5 ] 1

(1) Dependiendo de la potencia y frecuencia de pulsación un derateo en corriente del 95 al 72% debe ser considerado.




Capacidad de Sobrecarga Módulos Motor. Baja Sobrecarga para corriente base IL 150% para 10sec resp. 110% para 60sec Example

Alta Sobrecarga para corriente base IH 160% para 10sec resp. 150% para 60sec

I L*150%

ohne G1_kurz G1_lang G2_kurz G2_lang I *160% H Überlast 150% 110% 170% 150% I_G, A 320 280I H*150% 330 320 280 Zeit_2, s 300 290 240 290 240 I_Max, A 0 480 352 476 420 Zeit_1, s 0 10 60 10 60 I L*110% I_N, A 330 327 327 289 313

(700A)

(500A)

I N_eff I_B

IL 300 s 10

converter current

300 s 300

60

short term current rated current (continuous) base load current IH for high overload

10

IH

60

without overload I_B, A 330 Time_2, s 300 I_Max, A 0 Time_1, s 0 I_N, A 330

I_B 300

IL_short 150% 320 290 480 10 327

IL_long 110% 320 240 352 60 327

T [sec.]

IH_short 160% 280 290 448 10 287

IH_long 150% 280 240 420 60 313

Valores para IL y IH tomados del catalogo.




Masterdrive VC / MC VC

MC

Aplicación.

Motores Asíncronos-Síncronos

Motores Servos para alta dinámica

Salida (Potencia)

2200 Kw

200 Kw

Voltaje de alimentación

200V - 690V

380 - 480V

Capacidad de sobrecarga

136% In ( 160% configurable)

160% In

Longitud máxima de cables

900m con filtros o reactores

100m, no es posible adición de reactores

Tipos de control (Lazo abierto y cerrado)

Característica V/f Con sensor Característica V/f sin sensor Característica para textiles Control vectorial sin sensor Control vectorial con sensor Control de torque con sensor

Característica V/f sin sensor Característica V/f para textiles Control vectorial con encoder Control de torque con encoder

Motores

Motores de inducción con/sin encoder

Motores de inducción con/sin encoder Servos trifásicos

Motor Data Sets

4 MDS (Seleccionable)

1 MDS

Profibus, Simolink, USS Interface

Si

Si

Funciones Especiales

Arranque al vuelo, buffer cinetico..

Funciones Tecnológicas (Optional)

Evaluación del sistema captador de velocidad

Evaluación de encoder incremental integrado en CUVC

Señales de posición de motores 1FT6 y 1FK6




Masterdrive VC / MC MASTERDRIVE NUEVO

MASTERDRIVE VIEJO

CUVC

CU1

Control Unit Vector Control

Control Unit 1 FC CU2 Control Unit 2 VC

CUMC

CU3

Control Unit Motion Control

Control Unit 3 SC




Masterdrive VC / MC Compact PLUS

Compact

Chassis

0,55 - 18,5 kW

2,2 - 37 kW

37 - 2300 kW

3AC 380 - 480 V

3AC 380 - 480 V 3AC 500 - 600 V

MASTERDRIVES Vector Control: Para toda la gama de potencias


3AC 380 - 480 V 3AC 500 - 600 V 3AC 660 - 690 V

Cabinet

37 - 6000 kW

3AC 380 - 480 V 3AC 500 - 600 V 3AC 660 - 690 V

Desde 0,55 kW to 6000 kW : Principio de control sencillo Parametrización uniforme



Masterdrive VC / MC Inversor DC - Link

Conversor 3 AC - Line

=

=

=

=

M 3 AC

M 3 AC

M 3 AC

M 3 AC

T

M 3 AC

M 3 AC

M 3 AC

T

Ahorro de energía con un Bus DC común

Frenado regenerativo

Frenado regenerativo ideal con Active Front End

Para aplicaciones mono-motor o para multi-motor, para alta dinamica y sincronismos. Para cualquier motor de inducción trifásico Para una gama de voltajes hasta 690V Masterdrives Siemens AG 2007. All rights reserved.



Tarjeta de Expansión Tarjetas de comunicación: CBP2: Communication Board Profibus DP CBC : Communication Board CAN – Communication Area Network SBC2: Serial communication Board 2 – Comunicación serial extra. Simolink: Siemens Motion Link – Protocolo serial para comunicación entre equipos, FO. Tarjetas tecnológicas: T100: Dancer control, PID mayor nivel, aumenta funcionalidad de estándar. Tarjetas de control de posición: T300: Bobinadora, control de posición, control de elevador. T400: Control de lazo cerrado, control de posición, drives de alto desempeño Tarjetas de I/O: EB1: 3DI, 4DI/DO, 3AI, 2AO EB2: 2DI, 4 salidas rele, 1AI , 1AO




Instalación de Tarjetas

Con tarjeta de control, se puede instalar tarjetas de expansión directamente en posiciones A y C.

Para el montaje de tarjetas de expansión se hace necesario: • El LBA Local Bus Adapter para las posiciones de montaje 2y3 •El ADB Adapter Board para los respectivos slots D,E (pos 2) y slots F, G (pos 3)




Instalación de Tarjetas




Tarjeta CUVC S1: RS232 terminador en PMU S2: RS485 terminador S3 / 1,2 : Entrada análoga 1 V o I S3 / 3,4 : Entrada análoga 2 V o I S4 / 1, 2, 3 : Salida análoga 1 V o I S4 / 4, 5, 6 : Salida análoga 2 V o I

SWITCH S1 Abierto Cerrado S2 Abierto Cerrado S3 (1, 2) Abierto Cerrado S3 (3, 4) Abierto Cerrado S4 (1, 2, 3) Abierto Cerrado S4 (4, 5, 6) Abierto Cerrado



ESTADO Scom 1 (X300): Resistencia de terminación de Bus. Resistencia abierta Resistencia cerrada Scom 2 (X101/ 10,11): Resistencia de terminación de Bus. Resistencia abierta Resistencia cerrada AI1: Entrada análoga Voltaje/corriente

AI2: Entrada análoga Voltaje/corriente

AO1: Entrada análoga Voltaje/corriente

AO2: Entrada análoga Voltaje/corriente


Bornera X9

Main contactor control: Desconecta el contactor de la alimentación principal de fuerza. “Safe Stop” se puede usar con la opción K80. La alimentación de 24VDC externa energiza el control, en caso de usar Profibus al desconectar el equipo evita que el PLC pase a “stop”.




Puesta en Marcha y Control PMU: PMU:Parameterizing Parameterizingunit, unit,como comoestándar. estándar. OP1S: OP1S:Panel Panelde deoperador operadoravanzado, avanzado,amigable, amigable,como como opción. opción. PC: PC:Por Pormedio mediode desoftware, software,Drive DriveMonitor Monitor(Simovis) (Simovis)–– Drive DriveES ES

Terminales: Terminales:Control Controlmediante mediantebornas. bornas. RS485: RS485:Para Paraoperación operaciónde deBUS. BUS. Interface serial: Conexión RS232 Interface serial: Conexión RS232via viaPMU PMUpara para conexión conexiónsimple. simple. Profibus, CAN, etc. Tarjetas Tarjetasde decomunicaciones: comunicaciones: Profibus, CAN, etc.




Conector X300




Componentes del Sistema Opcionales.




Componentes del Sistema Opcionales.




Prueba de Hardware.

Objetivos: Estar en capacidad de probar el hardware del equipo.


Date: File:

18/09/2008 DR-SNS-CHA: Page 3 - 1


Prueba de Hardware Contenido

Pagina

Prueba de Hardware a los Diodos...................................................................................................... 3 Prueba de Hardware a los IGBTs...................................................................................................... 4 Prueba al Inversor........................................................................................................................... 5 Análisis Mediante Medición de Corriente........................................................................................... 6


Date: File:

18/09/2008 DR-SNS-CHA: Page 3 - 2


Prueba de Hardware Diodos 2999

DC +

L1 L2 L3

U V W

DC -

Con el multimetro en modo diodo se verifica que exista una caída de tensión.

2999

DC +

L1 L2 L3

U V W

DC -


Date: File:

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Prueba de Hardware IGBTs

Con el multimetro en modo resistencia se verifica el aislamiento de los componentes. >KΩ


Date: File:

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Prueba al Inversor.

L1 L2 L3

En En operación operación v/f v/f la la salida salida de de corriente corriente esta esta limita limita por por el el limite limite de de corriente corriente dado, dado, pero pero no no se se encuentra encuentra monitoreada. monitoreada.

U

f


Date: File:

En En consecuencia consecuencia el el inversor inversor puede puede trabajar trabajar sin sin carga carga yy se se pueden pueden realizar realizar mediciones mediciones de de prueba. prueba.

18/09/2008 DR-SNS-CHA: Page 3 - 5


Análisis Mediante Medición de Corriente Sin Sin carga carga los los picos picos de de corriente corriente de de la la línea línea no no son simétricos. son simétricos. La La medida medida sin sin embargo embargo muestra muestra que que los los diodos diodos están están conduciendo. conduciendo.

Ruido Ruido de de alta alta frecuencia frecuencia yy ripple ripple superpuesto superpuesto en la corriente de salida sinusoidal en la corriente de salida sinusoidal son son consecuencia del ancho de pulso modulado. consecuencia del ancho de pulso modulado.

La La corriente corriente de de salida salida debe debe ser ser aproximadamente aproximadamente simétrica simétrica para para todas todas las las 33 fases. fases. Pre-condición: Pre-condición: II >> 0.1 0.1 I.nominal. I.nominal. Semiciclo Semiciclo perdidos perdidos indican indican un un inversor inversor fallado. fallado. Una Una fase fase de de salida salida perdida perdida oo una una corriente corriente considerablemente pequeña en comparación considerablemente pequeña en comparación aa las las otras otras indica indica una una carga carga no no simétrica simétrica oo un un inversor inversor fallado. fallado.


Date: File:

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Lazo de Control

Objetivos: Conocer como es la estructura de control en los variadores.




Lazo de Control Contenido Pagina Estructura del Lazo de Control..………………................................................................................. 3 Control Vectorial.............................................................................................................................. 4 Diagrama del Control Vectorial con Encoder................................................................................... 5 Diagrama del Control Vectorial sin Encoder...................................................................................... 6 Controladores.................................................................................................................................... 7 Controlador PI................................................................................................................................... 8 Optimización Control PI..................................................................................................................... 9




Estructura del Lazo de Control

Controlador de

Controlador de

Sección de

Velocidad

Corriente

Potencia

Motor

Taco – Encoder

nset

Iset -nact

M

T

-Iact Valor actual Medido de corriente

Velocidad




Control Vectorial

Qué es control vectorial? • Para controlar la velocidad y el torque en el motor, es necesario conocer la posición del rotor con respecto al campo. • Para control total es necesario usar un encoder u otro sistema para captar la velocidad. • Se maneja la velocidad como dos vectores. • Si no se usa encoder, el equipo simula las características del mismo y ejecuta un algoritmo para calcular la posición del rotor y velocidad con base en el modelo matematico del motor. Ventajas del control vectorial •Alto torque en bajas velocidades, sin exceso de “boost”. •Mejor repuesta dinamica, mejor respuesta ante escalones de carga. •Operación estable a bajas velocidades, motores grandes con cargas muy bajas pueden ser inestables en operación con inversor. •Mejor respuesta con limitación de corriente.




Diagrama del Control Vectorial con Encoder

iR

i iS

iw iu

Cálculos en sistema de coordenadas polares

Corriente de magnetización

Valores en sistema

= Corriente de campo

Controlador de

Controlador de

Velocidad

Corriente - activa

Iset, activa

nact -nact

-Iact, activa

Transformación

Sección de

de coordenadas

Potencia

Motor

P

Controlador de

Controlador de

campo

Corriente - campo

Campo

iT

Coordenadas cartesianas

M

T

C

Iset, campo

-Iact, campo

Transformación Calculo

Valor actual

Modelo Motor

de coordenadas

P C Velocidad

Evaluación Encoder




Diagrama del Control Vectorial Sin Encoder

iR

i iS

iw iu

Cálculos en sistema de coordenadas polares

Corriente de magnetización

Valores en sistema

= Corriente de campo

Controlador de

Controlador de

Velocidad

Corriente - activa

Iset, activa

nact -nact

-Iact, activa Controlador de

campo

Corriente - campo

Campo

Transformación

Sección de

de coordenadas

Potencia

P

Controlador de

iT

Coordenadas cartesianas

Motor

M C

Iset, campo

-Iact, campo

Transformación Calculo

Valor actual

de coordenadas

P C

Velocidad


Modelo Motor



Controladores Señal de entrada

i

Uin

Sistema

Tres tipos de controladores:

Señal de salida

o Uout

Acción P Kp

t Uin

t Uout

Proporcional: La acción proporcional incrementa la salida por un factor proporcional Kp, sin retrazo. Integral:

Acción I Ti

t Uin

t

La acción integral genera una rampa, positiva o negativa. El factor determina la pendiente de la rampa. Derivativo:

Uout Acción D Td

t

t

En la tecnología de drives, con controladores PI es suficiente para controlar respuestas torque/velocidad



La acción derivativa responde a un cambio en la señal de entrada, la salida es calculada por la razón con la cual cambie la entrada con respecto al tiempo. SITRAIN Training for Automation and Drives

Controlador PI Señal de entrada

i

Sistema

o

Uin

Señal de salida

Acción PI

Uout

Kp, Ti

Kp

t

Tn

t

Controlador PI : Un controlador es observado normalmente con respuesta a escalón. Este tipo de controlador normalmente se usa en Drives: Ganancia proporcional -> Kp Resent time TN




Optimización Control PI Control PI

Uin

Valor

Setpoint

Lazo Control

-

Uout

actual

Ganancia Kp Tiempo Tn

t

t

Rise time

Uin Incrementar Kp y repita el procedimiento

Uout

t Poner el tiempo Tn en un valor grande.

Aplicar una entrada escalón al sistema. No debe existir saturación.

Kp es el optimo, ahora reduzca Tn, y permita un overshoot máx. 20 -40 %

Uin

t

t

Uin Decremente Kp y repita el procedimiento

t




Biconexiones

Objetivos: Conocer que son los binectores y los conectores.




Biconexiones Contenido Pagina Ventajas de la Biconexiones..………………..................................................................................... 3 Binector............................................................................................................................................ 4 Conector........................................................................................................................................... 5 Conector Doble.................................................................................................................................. 6 Rango de los Conectores................................................................................................................... 7 Diagrama de las Biconexiones........................................................................................................... 8 Ejemplo Diagrama de las Biconexiones............................................................................................. 9 Biconexiones Posibles....................................................................................................................... 10 Sintaxis de los Parámetros................................................................................................................ 11




Ventajas de la Biconexiones

SIMATIC S7

SIMATIC S7

Ahorros o reducción en: - PLC hardware - Procesamiento externo (reles, potenciómetros, etc...)

SIMATIC S7

No existe retardos en las señales causados por la ejecución de un programa externo. Ej: Plc

Gratis!

* = Los bloques libres son procesados cada 130 ms Masterdrives Siemens AG 2007. All rights reserved.



Binector Qué es un Binector? Se puede pensar como un switch el cual puede estar en ON o en OFF. En términos de PLC, como un valor binario. OFF = 0 ON = 1 Conectores fijos B0000 = Siempre en 0 B0001 = Siempre en 1 Como ejemplo de Binector, cuando se realiza el switcheo del equipo de On a Off mediante entradas digitales.




Conector Qué es un Conector? Un conector es un número de 16-bits. Número entero. Bit 16

Bit 0

0000 0000 0000 0000

Conectores fijos K0000 = 0 % K0001 = 100 % K0002 = 200 % K0003 = -100 % K0004 = -200 %




Conector Doble Qué es un Conector Doble? Un conector doble es un número de 32-bits. Número real. Bit 32

Bit 0

00000000 00000000 00000000 00000000 Conectores fijos KK0000 = 0 % KK0001 = 100 % KK0002 = 200 % KK0003 = -100 % KK0004 = -200 % Ejemplo: Un Conector doble es el setpoint análogo de un potenciómetro.




Rango de los Conectores




Diagrama de las Biconexiones




Ejemplo Diagrama de las Biconexiones




Biconexiones Posibles




Sintaxis de los Parámetros

Parametros

Parametros de solo lectura Parametros de monitoreo Ej: Temperatura inversor r833

BICO input

BICO output


Parametros lectura/escritura Parametros ajustables Ej: Fuente setpoint p443



Programación Hardware

Objetivos: Conocer en detalle como se realiza la programación del variador.




Programación Contenido Pagina Parametrizaciones...……..................…………................................................................................. 3 Parametrización Rápida................................................................................................................... 4 Valores de Referencia...................................................................................................................... 9 Parametrizacion Detallada – Potencia ………................................................................................. 12 Parametrizacion Detallada – Tarjetas............................................................................................ 13 Parametrizacion Detallada – Inversor............................................................................................. 16




Parametrizaciones




Parametrización Rápida




















Valores de Referencia












Parametrización Detallada - Potencia




Parametrización Detallada - Tarjetas












Parametrización Detallada - Inversor
































Programación

Objetivos: Conocer en detalle como se realiza la programación del variador.




Programación Contenido Pagina Estado Operativo del variador...………………................................................................................. 3 Palabra de Estado........................................................................................................................... 4 Palabra de Control........................................................................................................................... 6 Entradas / Salidas Digitales.......………………................................................................................. 8 Entrada Analoga.............................................................................................................................. 9 Comunicaciones............................................................................................................................. 10 OP1S............................................................................................................................................... 11 PMU................................................................................................................................................. 12




Estado Operativo del Variador Valor desplegado por el equipo estado operativo que se encuentre. O009 -> Listo para arrancar


Valor

Estado

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Power section definition Initialization of inverter Hardware initialization Drive System initialization Board configuration Drive setting Selection of drive test funtions Störung Start inhibt Ready for ON Precharging of Dc link bus Ready for operation Ground fault test Flying restart is active Operation OFF1 is active OFF3 is active DC braking is active Motor data identification at standstill is active Optimization of speed controller Synchronization active Download


Valores se pueden encontrar el en parámetro r001


Palabra de Estado Señales de estado

Resumen

Señales binarias = data bits

16 Bits = 1 data word Bit

Drive ready to run

Fault

Warning

Speed direcction

Salidas digitales Conexión con red Profibus

Función

0 Drive Ready 1 Drive ready to run 2 Drive running 3 Drive fault active 4 OFF2 active 5 OFF3 active 6 Switch on inhibit active 7 Drive warning 8 Deviation setpoint/act. Value 9 Control from PLC 10 Comparison value reached 11 Low voltage fault 12 Energize main contactor 13 RFG active 14 Positive Setpoint 15 Kinetic buffering

Se muestra en el parámetro r552 Masterdrives Siemens AG 2007. All rights reserved.



Palabra de Estado




Palabra de Control Señales de control

Resumen

Señales binarias = data bits

16 Bits = 1 data word Bit

ON/OFF1

JOG Right

JOG Left

Reverse

Fault Ack.

Entradas digitales Conexión con red Profibus

Función

0 ON/OFF1 1 OFF 2 2 OFF 3 3 Pulse enable 4 RFG enable 5 RFG Start 6 Setpoint enable 7 Fault Acknowledgement 8 JOG Roght 9 JOG Left 10 Control PLC 11 Src FWD Speed 12 Scr REV Speed 13 MOP Up 14 MOP Down 15 External Fault

Para Lógica Interna de control

Se muestra en el parámetro r550 Masterdrives Siemens AG 2007. All rights reserved.



Palabra de Control




Entradas / Salidas Digitales




Entrada Análoga




Comunicaciones




Comunicaciones




OP1S




PMU




Reset a Parámetros de Fabrica




Reset a Parámetros de Fabrica




Bloques Libres – Free Function Blocks

Objetivos: Conocer en detalle como se utilizan los bloques libres




Bloques Libres – Free Function Blocks Contenido Pagina Bloques Libres..........................………………................................................................................. 3 Ventajas.......................................................................................................................................... 4 Tiempos de Ejecución..................................................................................................................... 5 Habilitación...............................………………................................................................................. 6 Ejemplos......................................................................................................................................... 7




Bloques Libres – Free Function Blocks

Aprox. 240 bloques de función libres, incluyendo… ..aprox. 80 bloques de operaciones aritmé aritméticas y de control (divisores, sumadores, limitadores, etc.) ..aprox. 80 bloques ló lógicos (AND, OR, negadores, flip-flops, timers, etc.) ..aprox. 5 bloques complejos (generador de rampo, controlador tecnológico, etc.) ..aprox. 50 bloques administradores (disparo de alarmas, setpoint fijos, conversores de formato, etc.)




Ventajas

•Ahorro en procesamiento, para tareas simples se puede reemplazar al PLC •No existe un retrazo apreciable, entre el procesamiento y el drive. •Tiempos de procesamiento de operaciones 1.2ms bàsico. •Gratis




Tiempos de Ejecuciòn

Control I Sp control RFG

T0 1.2 ms T1

2.4 ms T2

4.8 ms

•Cuando se configuran bloques libres es necesario configurar un tiempo de ejecución del bloque. •T0 es el más rápido 1,2 ms, sin embargo este slot de tiempo está reservado para las operaciones más importantes, controlador de corriente, setpoint y RFG. •Si muchas tareas se configuran en el mismo slot de tiempo una alarma se disparará. •Si un valor de 20ms se configura en el slot la función quedará deshabilitada.




Habilitación




Ejemplos




Drivemonitor

Objetivos: Familiarizarse Drivemonitor.



con

la

herramienta


Drivemonitor Contenido Pagina Preferencias Online...................………………................................................................................. 3 Creacion de un Archivo................................................................................................................... 5 Pantalla Principal............................................................................................................................. 6 Menu............................................................................................................................................... 7 Puesta en Servicio Guiada Accionamiento...................................................................................... 8 Graficar Variables............................................................................................................................. 19




Preferencias Online

P701




Preferencias Online




Creación de un Nuevo Archivo




Pantalla Principal




Menu

1 2 3 4 5

6 7 8 9

10 11 12 13

14 15 16 17 18 19 20

1.

Abrir

15.

Parametrizacion libre

2.

Guardar

16.

Guarda parametros en un archivo

3.

Propiedades del accionamiento

17.

Descargar en EPROM

4.

Imprimir juego de parametros

18.

Dividir Ventana

5.

Imprimir parametros modificados

19.

No dividir Ventana

6.

Modo Offline

20.

Ayuda

7.

Online Ram

8.

Online EPROM

9.

Preferencias online

10.

Navegador

11.

Diagnostico general

12.

Parametrizacion guiada

13.

Trace

14.

Lista de parametros completa




Puesta en Servicio Guiada Accionamiento




















Puesta en Servicio Guiada Accionamiento MOP PMU

Regletero

MOP

E.Analoga y AE1




Puesta en Servicio Guiada Accionamiento Profibus Regletero Consigna Regletero

OP1S MOP

SST1 USS




Puesta en Servicio Guiada Accionamiento Salidas Análogas
















Graficar Variables




Graficar Variables




Instalación Gabinetes

Objetivos: Conocer en detalle las condiciones adecuadas para la instalación de los gabinetes.

Masterdrive Siemens AG 2007. All rights reserved.



Instalación Gabinetes Contenido Pagina Formación de Condensadores......................................................................................................... 3 Longitud de Cables.......................................................................................................................... 4 Influencia Capacitancia del Cable..................................................................................................... 5 Cables de Potencia........................................................................................................................... 6 Cables de Potencia Recomendados................................................................................................. 7 Aumento en la Temperatura.............................................................................................................. 8 Refrigeración Gabinetes.................................................................................................................... 9 Refrigeración Componentes.............................................................................................................. 12 Disposición Adecuada de Componentes........................................................................................... 13 Derateo de Corriente por Altura y Temperatura Ambiente................................................................. 14 Derateo de Voltaje por Altura............................................................................................................. 15 Derateo de Corriente por Frecuencia de Pulsación............................................................................ 16 Tipos de Redes.................................................................................................................................. 17 Operación en Redes Aisladas............................................................................................................ 18 Monitoreo de Aislamiento para Redes Aisladas................................................................................. 19




Formación de Condensadores




Longitud de Cables

Encoders: HTL, TTL 100 m HTL A+/A- 300 m




Influencia Capacitancia del Cable Voltaje Salida:

Diagrama del circuito para un cable con resistencias y capacitancias parasitas

U M t

Cable sin blindar en bandeja

Cable Blindado

Corriente Salida: I t

Maxima Longitud de Cables Tipo de Cable

Blindado (NYCWY)

Sin Blindar (NYY)

all units *1

300m

450m

nota *1: Para distancias mayores 2 reactancias en serie

Voltaje Motor: U t

¾ La capacitancia del cable aumenta proporcionalmente a la distancia del cable. ¾ La operación de switcheo en la modulación del ancho de pulso genera corrientes de carga en la capacitancia del cable; estas son superpuestas a la corriente del motor y causas esfuerzos adicionales al inversor. ¾ La capacitancia parasita en cables blindados puede ser un 50% > que en cables sin blindaje. ¾ Para evitar disparos por sobrecorriente en los inversores a causa de las corrientes de carga / descarga las máximas distancias de los cables se deben respetar.




Cables de Potencia




Cable de Potencia Recomendado

1.

Reduce el ruido de alta frecuencia

2.

Reduce el efecto de las corrientes en los rodamientos

3.

Tiene una mínima capacitancia por unidad de longitud la cual es comparable con los cables no blindados (orden de nF por kilómetro)

4.

El arreglo geométrico de los conductores se realiza para asegurar una capacitancia de acople idéntica entre fasefase y fase-tierra.




Aumento de Temperatura




Refrigeración Gabinetes












Refrigeración Componentes




Disposición Adecuada de Componentes




Derateo de Corriente por Altura y Temperatura Ambiente




Derateo de Voltaje por Altura




Derateo de Corriente por Frecuencia de Pulsación




Tipos de Redes En sistema TN (tierra-neutro), un punto esta solidamente aterrizado y las partes conductivas expuestas (gabinete) de la instalación eléctrica son conectados a este punto vía el conductor de tierra (PE)

En sistemas TT (tierra-tierra), un punto esta solidamente aterrizado y las partes conductivas expuestas (gabinete) de la instalación eléctrica son conectados a los electrodos de tierra los cuales son eléctricamente independientes del sistema.

En sistema IT (tierra aislada), todas las partes vivas están aisladas de tierra o hay algún punto de conexión a través de una impedancia de un valor alto. Todas las partes conductivas expuestas (gabinete) en la instalación eléctrica son conectadas a un electrodo independiente, ya sea separado o en un grupo.




Operación en Redes Aisladas

En adición al filtro y reactancia de entrada, los variadores tienen integrado un circuito básico para la supresión de interferencia. Los harmónicos se disipan en un punto solidamente aterrizado. En las redes aisladas los variadores trabajan con un monitor de aislamiento. Para evitar el disparo del variador por el circuito básico para la supresión de interferencia, este debe ser desactivado; remover el clip metálico fijado por dos tornillos en la parte superior final de la sección de potencia.




Monitoreo de Aislamiento en Redes Aisladas El monitoreo de falla a tierra a la salida del variador viene como estándar para redes TN. Una falla a tierra en la salida es resultado de las corrientes de falla, que se identifican mediante el monitoreo de corriente (modo vectorial – suma de las corrientes de las 3 fases) resultando en un disparo. En redes aisladas no hay esta respuesta.

Si el variador va a operar en una red aislada un monitor de aislamiento es requerido. Este equipo es un circuito completo aparte para el monitoreo. Ambas, la resistencia de aislamiento y la falla de aislamiento en el DC-link y en el lado del motor se pueden detectar. Se puede configurar los valores entre 1KΩ a 10MΩ. Nota: Recordar remover el clip metálico del bloque de potencia.




EMC / Compatibilidad Electromagnética

Objetivos: Informarse las causas de interferencia por compatibilidad electromagnética. Conocer el principio general de la compatibilidad electromagnética.


Date: File:

18.09.2008 DR-SNS-CHA: Page 4 - 1


EMC / Electromagnetic compatibility Contenido

Pagina

Modelo EMC...................................................................................................................................... 3 Definición de partes en un variador……………............................................................................... 4 Emisión de ruido a baja frecuencia (< 9kHz)...................................................................................... 5 Emisión de ruido a alta frecuencia (> 9kHz)....................................................................................... 6 Conexiones de Tierra en Encerramientos Conductivos .................................................................. 7 Acople capacitivo ............................................................................................................................. 9 Componentes dentro del gabinete......................................................................................................10 Instalación de cables ………........................................................................................................... 11 Blindaje y Compensación de Potencial.............................................................................................. 12


Date: File:

18.09.2008 DR-SNS-CHA: Page 4 - 2


Modelo EMC


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18.09.2008 DR-SNS-CHA: Page 4 - 3


Definición de Partes en un Variador

interference receiver

interference receiver interference source

interference receiver


Date: File:

18.09.2008 DR-SNS-CHA: Page 4 - 4


Emisión de Ruido a Baja Frecuencia (< 9kHz) ¾ Distorsión de voltaje ¾ Dips de voltaje (fluctuaciones)

¾ Pequeñas impedancias de línea en la red (Sinv. / SK.line < 0.01) ¾ Reactancia de línea


Date: File:

18.09.2008 DR-SNS-CHA: Page 4 - 5


Emisión de Ruido a Alta Frecuencia (> 9kHz) interference source

Corriente de ruido IS dada por efectos de cargas de la capacitancia parasita CP ; ruido en el voltaje ZE and ZN

Contraflujo de corriente de ruido IS vía los cables blindados del motor; impedancia es reducida por un filtro EMC


Date: File:

18.09.2008 DR-SNS-CHA: Page 4 - 6


Conexiones de Tierra en Encerramientos Conductivos

PLC

converter

noise voltage

motor - Con conexiones de tierra en distancias largas con conductores de sección pequeña, las corrientes de ruido generan voltajes de ruido altos.

noise voltage

PLC

converter

motor

+ Conexiones cortas en estrella con conductores de gran sección reducen considerablemente el ruido en el voltaje.


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Conexiones de Tierra en Encerramientos Conductivos Barras sólidas de gran sección para conexiones comunes de tierra. Conexiones de tierra a partes metálicas dentro gabinete con conductor flexible preferiblemente El uso de cables flexibles de gran sección se pueden usar como sustitutos del conductor flexible.

Las conexiones de tierra de las puertas se realizan con conductores flexibles. Barras sólidas de gran sección continúan a través de los diferentes gabinetes para suministrar una conexión a tierra común.


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Acople Capacitivo

interference source

La diferencia de potencial entre los cables aislados causa corrientes de ruido IS ; en consecuencia hay ruido en el voltaje de Z

Usando cables blindados la corriente de ruido IS se drena en la chaqueta de este.


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Componentes Dentro del Gabinete

+ Cables blindados para la alimentación y el motor

+ Base conductiva suficiente para el montaje + Cable de comunicaciones blindado y cruzado 90º con los cables de potencia + El filtro de línea debe ser montado en una base conductiva suficiente para proveer una buena conexión a tierra. - Mezclar conexionado de potencia y control


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Instalación de Cables

¾ Cables de motor blindados y lo mas corto posibles, para mantener una baja capacitancia por unidad de longitud ¾ Instalar los cables del motor y el grupo de cables del sensor de temperatura, señales y datos por separado. (Æ nunca en paralelo / con aterrizaje / cerca del conductor de tierra) ¾ Aterrizar el cableado de los sensores de temperatura, señales y datos en ambos extremos ¾ Aterrizar señales análogas con un condensador en un extremo (0.1μF) ¾ Instalar los cables para señales de un solo tramo” (Æ sin interrumpir el apantallamiento) ¾ Aterrizar cableado de reserva en ambos extremos ¾ Entorchar el cableado sin blindar que pertenezca a un mismo circuito


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Blindaje y Compensación de Potencial ¾ Aterrizar los blindajes en ambos extremos sobre áreas suficientes (conductor en un solo tramo) ¾ Aterrizar los blindajes directamente a los puntos de entrada o luego de entrar al gabinete. El blindaje continua desde este punto ¾ Usar conectores de carcaza conductiva para conectar el blindaje de unos con otros. ¾ Utilizar cables con una sección suficiente (> 10mm2) para la compensación de potencial entre las partes asociadas al gabinete del variador ¾ Conecte los cables de compensación de potencial a una tierra común


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Curso Siemens

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