2010 seminario vdf schneider

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VARIADORES DE FRECUENCIA, ACCIONAMIENTOS y CEM Rubén Leiva 2010

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Page 1: 2010 Seminario VDF Schneider

VARIADORES DE FRECUENCIA, ACCIONAMIENTOS y CEM

Rubén Leiva 2010

Page 2: 2010 Seminario VDF Schneider

� Motor Eléctrico

� Variadores de Frecuencia

� Selección de Variadores

� Compatibilidad Electromagnetica

� CEM y Variadores de Veocidad

� Partidores Suaves

Sumario

2

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 3: 2010 Seminario VDF Schneider

Motor Eléctrico

¿QUE ES UN MOTOR ELECTRICO?:

ES UN ARTEFACTO QUE PUEDE COMVERTIR ENERGIA ELECTRICA EN ENERGIA MECANICA (MOTOR) O BIEN ENERGIA MECANICA EN

3

Sumario

ENERGIA MECANICA (MOTOR) O BIEN ENERGIA MECANICA EN ENERGIA ELECTRICA (GENERADOR).

Rubén Leiva 2010

Page 4: 2010 Seminario VDF Schneider

Motor Eléctrico

LAS PARTES:

4

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 5: 2010 Seminario VDF Schneider

Motor Eléctrico

POTENCIA

POTENCIA

P = τ∗ω

P = V *I Cos ϕ ∗ √ 3

T = 9550*P(kW)/rpm (N -m)

5

Sumario

TORQUET = 9550*P(kW)/rpm (N -m)

T= 5225*P(HP)/ rpm (lb-pie)

Rubén Leiva 2010

Page 6: 2010 Seminario VDF Schneider

TORQUE:

Motor Eléctrico

6

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 7: 2010 Seminario VDF Schneider

Motor Eléctrico

Torque de partida.• Es el torque disponible en los motores en el arranque y este depende

principalmente de la forma constructiva de los motores.

• El torque de partida es muy importante cuando hay que seleccionar motores para las distintos tipos aplicaciones.

Torque máximo.• Es el torque máximo disponible en la aceleración del motor, este puede

7

Sumario

• Es el torque máximo disponible en la aceleración del motor, este puede llegar hasta 2.2 el Tn de un motor tipo NEMA B.

Torque Nominal.• Es el torque disponible en condiciones de régimen del motor, este esta

determinado por las características constructivas del motor.

Rubén Leiva 2010

Page 8: 2010 Seminario VDF Schneider

Motor Eléctrico

Torsión Nm

T = Psal/ ωωωωm���� (10hp) (746W/hp) =50 Nm.(1425rpm)(2ππππ rad/r)(1min/60seg

8

Sumario

Torsión Lb-pie

T= 5252 P(hp) ����5252*10/1425 =36,9 Lb- pie

rpm

Rubén Leiva 2010

Page 9: 2010 Seminario VDF Schneider

Motor EléctricoCurvas típicas de torque:

9

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 10: 2010 Seminario VDF Schneider

Motor Eléctrico

Curvas de motores según tipo de motor:

10

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 11: 2010 Seminario VDF Schneider

Motor Eléctrico

ROTOR BLOQUEADO:

• Los motores, también se clasifican por la capacidad de soportar una cierta cantidad de potencia a rotor bloqueado, este valor debe estar indicado en la placa de características de los motores y se designa con una letra, por ejemplo:

– letra KVA por HP– A 0- 3.14

11

Sumario

– B 3.15- 3.54– C 3.55- 3.99– D 4- 4.49– E 5- 5.59– * *- *– V 22.4- más

Rubén Leiva 2010

Page 12: 2010 Seminario VDF Schneider

TIPO DE MOTOR SEGÚN LA VELOCIDAD NOMINAL:

• Los motores también se clasifican de acuerdo a los RPM nominales y esto tiene que ver con la cantidad de polos de fabricación referido a velocidades sincrónicas

Motor Eléctrico

12

Sumario

fabricación referido a velocidades sincrónicas

– 2 polos 3000 rpm– 4 polos 1500 rpm– 6 polos 1000 rpm– 8 polos 750 rpm

Rubén Leiva 2010

Page 13: 2010 Seminario VDF Schneider

Motor EléctricoVELOCIDAD

• la velocidad en una máquina eléctrica está dado por dos parámetros principales

– La frecuencia

nsinc= 120 f / N° de polos

13

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 14: 2010 Seminario VDF Schneider

Motor Eléctrico

DESLIZAMIENTO:

• El deslizamiento es la diferencia que existe entre la velocidad sincrónica y la velocidad real rotor y se expresa en porcentaje

S = nsinc. - nm

14

Sumario

S = nsinc. - nm x 100%nsinc

Rubén Leiva 2010

Page 15: 2010 Seminario VDF Schneider

Motor Eléctrico

Ejemplo de cálculo de deslizamiento

Un motor de inducción de 380V, 10Hp, cuatro polos, 50Hz, conectado en Y tiene undeslizamiento a plena carga de 5%.

•¿ Cual es la velocidad sincrónica?

15

Sumario

•¿ Cuál es la velocidad del rotor a carga nominal?

•¿ Cuál es la frecuencia del rotor a carga nominal?

•¿ Cual es el momento de torsión sobre el eje de este motor con carga nominal?

Rubén Leiva 2010

Page 16: 2010 Seminario VDF Schneider

Motor Eléctrico

Desarrollo

Velocidad Sincrónica

nsinc= 120ƒe���� (120)(50 Hz) = 1500 rpmP 4 polos

16

Sumario

P 4 polos

Velocidad del rotor

nm = (1- s)nsinc���� (0,95) (1500) = 1425 rpm

Rubén Leiva 2010

Page 17: 2010 Seminario VDF Schneider

Motor Eléctrico

Frecuencia de rotor

ƒr = sƒe ���� (0,005)(50 Hz)= 2,5 Hz.

17

Sumario

Frecuencia de rotor

ƒr= P (nsinc -nm) ���� 4/120(1500- 1425) = 2,5 Hz

120

O

Rubén Leiva 2010

Page 18: 2010 Seminario VDF Schneider

Motor Eléctrico

EFICIENCIA Y PERDIDAS:

Los motores también se clasifican de acuerdo al rendimiento o eficiencia que estos posean o entreguen a la aplicación, en relación a este punto los motores se clasifican en dos tipos

18

Sumario

– Motores estándares o normales

– Motores de alta eficiencia

Rubén Leiva 2010

Page 19: 2010 Seminario VDF Schneider

Motor Eléctrico

P ent = √3*Vt*IL*Cos ϕ

Psal = Tcarga-ωm

PAG Pconv

Potencia del entre hierro

19

Sumario

Perdida delcobre del

estatorPscl

Perdida delnucleo

Pnucleo

Perdida delcobre del

rotorPrcl

Perdidas porfricción

Perdidas diversasPmisc

Rubén Leiva 2010

Page 20: 2010 Seminario VDF Schneider

Motor Eléctrico

Motores EléctricosCálculo de la eficiencia (Perdidas)

Ejemplo:

Un motor de inducción de 480 V, 50 Hp, Trifásico, absorbe 60A, con un Fp de 0,85

20

Sumario

Un motor de inducción de 480 V, 50 Hp, Trifásico, absorbe 60A, con un Fp de 0,85en atraso. Las perdidas en el cobre del estator son de 2kw, y las perdidas del cobre del rotor son de 700 W. Las perdidas por fricción son de 600 w, las perdidas del nucleoson de 1,8 Kw y las perdidas diversas se pueden despreciar. CalcularA) La potencia del entre hierroB) La potencia convertida Pconv.C) La potencia de salida PsalD) Eficiencia del motor

Rubén Leiva 2010

Page 21: 2010 Seminario VDF Schneider

Motores EléctricosCálculo de la eficiencia (Perdidas)

Desarrollo:A) Potencia del entre hierro

PAG = Pent - PSCL – PnucleoPent = √3*Vt*IL*CosϕPent = √3*480*60*0,85 = 42,4 Kw

Motor Eléctrico

21

Sumario

PAG = 42,4Kw - 2Kw - 1,8Kw = 38,6 Kw

B) Potencia convertidaPconv = PAG - PRCL = 38,6Kw - 700W = 37,9 Kw

Rubén Leiva 2010

Page 22: 2010 Seminario VDF Schneider

Motores EléctricosCálculo de la eficiencia (Perdidas)

Desarrollo:C) Potencia de salida

Psal = Pconv - Pfricción - PmiscPsal = 37,9kw - 600W - 0 Psal = 37,3 Kw

Motor Eléctrico

22

Sumario

D) Eficienciaη = Psal / Pent η= 37,3Kw / 42,4kW = 88%

Rubén Leiva 2010

Page 23: 2010 Seminario VDF Schneider

Motor Eléctrico

TIPO DE MOTOR SEGÚN LA NORMA DE FABRICACION:

• Los motores también se clasifica de acuerdo a la norma de fabricación o al país de origen, las normas más difundidas son:

• Nema USA

23

Sumario

• Nema USA• IEC Europa• JIP Japón• BS UK (Inglaterra)

Rubén Leiva 2010

Page 24: 2010 Seminario VDF Schneider

Motor Eléctrico

Tipo de motores según el tipo de aislación:

Class A - 105° C

24

Sumario

Class A - 105° CClass B - 130° CClass F - 155° CClass H - 180° C

Rubén Leiva 2010

Page 25: 2010 Seminario VDF Schneider

Motor Eléctrico

Otras consideraciones para la selección de motores:

• Factor de servicio• Altura de funcionamiento• Tipo de protección• Tipo de ventilación

25

Sumario

• Tipo de ventilación• Según el tipo de montaje

Rubén Leiva 2010

Page 26: 2010 Seminario VDF Schneider

Motor Eléctrico

MOTORES PARA VDF:

• Jaula de cobre• Aletas en los disipadores de mayor tamaño• Grasas especiales

26

Sumario

• Rodamientos aislados• Motores de muy alta eficiencia

Rubén Leiva 2010

Page 27: 2010 Seminario VDF Schneider

Motor Eléctrico

CIRCUITO EQUIVALENTE Y MOTOR REBOBINADO:

R1 jX1 jX2

� I1

� I2 � R1 Resistencia estator� Jx1 Impedancia estator

Rc resistencia rotor

27

Sumario

R2/sjXmRc

� I1

�IM

E1Vφ

� Rc resistencia rotor� jXm Impedancia rotor� R2/s resistencia entre hierro� jX2 Impedancia entre hierro

Rubén Leiva 2010

Page 28: 2010 Seminario VDF Schneider

Motor Eléctrico

Periodos de lubricación:• cuando los motores se emplean con variadores de

frecuencia, los periodos de lubricación deben acortarse. Debido al aumento de temperatura en los motores, algunos fabricantes de motores recomiendan grasas especificas

28

Sumario

�Rodamientos

Rubén Leiva 2010

Page 29: 2010 Seminario VDF Schneider

Variadores de Frecuencia

LOS VARIADORES DE FRECUENCIA SON DISPOSITIVOS ELECTRONICOS QUE NOS PERMITEN VARIAR LA VELOCIDAD

Y EL TORQUE DE LOS MOTORES, CONVIRTIENDO LAS MAGNITUDESFIJAS DE FRECUENCIA Y TENSION DE LA RED DE DISTRIBUCION

EN MAGNITUDES VARIABLES

29

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 30: 2010 Seminario VDF Schneider

Variador de FrecuenciaDIAGRAMA EN BLOQUES

Rect. Ci. Inv. MInd.Ind.

30

Sumario

M. P.

Rubén Leiva 2010

Page 31: 2010 Seminario VDF Schneider

Variador de Frecuencia

Esquema típico de un variador de frecuencia con puente de entrada no controlado

Principio de funcionamiento

31

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 32: 2010 Seminario VDF Schneider

Variador de Frecuencia

Esquema típico de un variador de frecuencia con puente de entrada semi controlado

Principio de funcionamiento

32

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 33: 2010 Seminario VDF Schneider

Variador de Frecuencia

Conceptos básicos

•Diodos:

Los diodos son dispositivos de dos terminales (ánodo A) y (cátodo K). El diodo permite la circulación de corriente en un solo sentido, desde el ánodo (+) al cátodo(-)comportándose idealmente como un corto circuito, si se cambia el sentido de circulación

33

Sumario

comportándose idealmente como un corto circuito, si se cambia el sentido de circulaciónde la corriente se comporta como un circuito abierto.

•Rectificador

Las características del diodo lo convierten en ideal para poder rectificar tensión alterna. El método se llama puente rectificador completo y convierte la tensión trifásica de la red en una tensión de CC fija.

Rubén Leiva 2010

Page 34: 2010 Seminario VDF Schneider

Variador de Frecuencia

Conceptos básicos

•Tirístores:

Los tirístores son dispositivos de tres terminales, ánodo (A), cátodo (K) y puerta (G).Al igual que el diodo es un dispositivo unidireccional, sin embargo para que un tirístor comience

34

Sumario

Al igual que el diodo es un dispositivo unidireccional, sin embargo para que un tirístor comiencea conducir no sólo debe haber una polarización positiva ánodo - cátodo sino que también debehacerse presente una señal eléctrica, conocida como disparo, en el terminal de puerta (G).

•Rectificador Controlado

El rectificador controlado convierte la tensión trifásica fija de la red en una tensión de CCque puede ser modificada retardando el momento que el tirístor pasa a conducir.

Rubén Leiva 2010

Page 35: 2010 Seminario VDF Schneider

Variador de Frecuencia

Conceptos básicos

•Circuito Intermedio:

Banco de condensadores La función del banco de condensadores es filtrar la corriente rectificada en por el

35

Sumario

La función del banco de condensadores es filtrar la corriente rectificada en por elpuente

Transistor de frenadoLa función del transistor de frenado es alimentar una resistencia de externa cuando se necesita un paro rápido,cuando se tiene programada una rampa de paradacorta

Rubén Leiva 2010

Page 36: 2010 Seminario VDF Schneider

Variador de FrecuenciaControl Vectorial

N

fr=gf

f=pNs ����r

����sNs = N + gNs

T = k ����s ����r sin ����

36

Sumario

T = k ����s ����r sin ����

Velocidad del campo estatórico con respecto al estator NsVelocidad del campo rotórico con respecto al rotor Ns-NVelocidad del rotor con respecto al estator NVelocidad del campo rotórico con respecto al estator (Ns-N)+N=Ns

Rubén Leiva 2010

Page 37: 2010 Seminario VDF Schneider

Variador de FrecuenciaControl Vectorial

FD

d

q

37

Sumario

FId

IqQ

d

����s = k1 Id

T = k2 ����s ����qTransformación de Park

Rubén Leiva 2010

Page 38: 2010 Seminario VDF Schneider

Variador de FrecuenciaControl Vectorial

Par disponiblemáximo

1,7Mn1,5Mn

1Mnconvertidorclásico

ATV71 SVCATV71 SVC

38

Sumario

0,1 0,5 1 2 3 4Frecuencia en Hz

0,5Mnclásico

Rubén Leiva 2010

Page 39: 2010 Seminario VDF Schneider

Variador de Frecuencia

PWM

Corriente

2 Vred eficaz

39

Sumario

2 Vred eficaz-

Corrienteen una carga

inductiva

Rubén Leiva 2010

Page 40: 2010 Seminario VDF Schneider

Selección de Variadores de Frecuencia

40

Sumario

-

Rubén Leiva 2010

Page 41: 2010 Seminario VDF Schneider

Las preguntas claves

¿Cuál es la aplicación?

¿Cuál es la potencia y el torque?

¿Cuál es el tipo de alimentación?

Selección de Variadores de Frecuencia

41

Sumario

¿Cuál es el rango de variación?

¿Cuál es el tipo de motor?

¿ Cuales son las condiciones de instalacion?(Temperatura, altura, distancia al motor, etc.)

Rubén Leiva 2010

Page 42: 2010 Seminario VDF Schneider

Selección de Variadores de Frecuencia

Tipos de aplicaciones

� Correas� Ventiladores� Bombas� Agitadores

42

Sumario

� Agitadores� Ascensores o grúas� Maquinas especiales

Rubén Leiva 2010

Page 43: 2010 Seminario VDF Schneider

CALCULO DE TORQUE

POTENCIA 2 POLOS 4 POLOS 6 POLOS 8 POLOSKW 3000 1500 1000 750

2.2 7 14 21 285.5 18 35 53 7011 35 70 105 14015 48 96 143 19122 70 140 210 28030 96 191 287 382

T= 9550 x P(kw)

rpm(N.m)

Selección de Variadores de Frecuencia

43

Sumario

30 96 191 287 38237 118 236 353 47145 143 287 430 57355 175 350 525 70075 239 478 716 95590 287 573 860 1,146

110 350 700 1,051 1,401132 420 840 1,261 1,681

Rubén Leiva 2010

Page 44: 2010 Seminario VDF Schneider

TIPOS DE TORQUE

TORQUE CONSTANTE

TORQUE PULSANTE

Selección de Variadores de Frecuencia

44

Sumario

TORQUE PULSANTE

TORQUE VARIABLE

Rubén Leiva 2010

Page 45: 2010 Seminario VDF Schneider

TORQUE CONSTANTE

Torque

Tn

Selección de Variadores de Frecuencia

45

Sumario

Velocidad

Rubén Leiva 2010

Page 46: 2010 Seminario VDF Schneider

TORQUE PULSANTE

Torque / Velocidad

Torque

Tn

Selección de Variadores de Frecuencia

46

Sumario

Velocidad

Rubén Leiva 2010

Page 47: 2010 Seminario VDF Schneider

TORQUE VARIABLE

Selección de Variadores de Frecuencia

47

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 48: 2010 Seminario VDF Schneider

APLICACIONES ESPECIALES

Selección de Variadores de Frecuencia

48

Sumario

M

n act

Rubén Leiva 2010

Page 49: 2010 Seminario VDF Schneider

APLICACIONES ESPECIALES

Selección de Variadores de Frecuencia

M M

50 Hz

M M

U / f f ref

M M

f ref

ATV 68AVC

49

Sumario

M M50 Hz 50 Hz

M Mf ref f ref

M Mf ref f ref

Rubén Leiva 2010

Page 50: 2010 Seminario VDF Schneider

APLICACIONES ESPECIALES

Selección de Variadores de Frecuencia

Parameter setting:

Start motorheating DIx

D2.xx DIx selection 38 ... Motor heating

B3.09 Heating current 0 ... 15 ... 50%

50

Sumario

MM

0 ... 15 ... 50%

Rubén Leiva 2010

Page 51: 2010 Seminario VDF Schneider

Selección de Variadores de Frecuencia

RANGO DE VARIACION DE VELOCIDAD

Torque

Tn

T= ΦK vf

2

VENTILACION FORZADA

51

Sumario

Velocidad1/2 Vn 1Vn

VENTILACION FORZADA

AUTO VENTILADO

Rubén Leiva 2010

Page 52: 2010 Seminario VDF Schneider

Selección de Variadores de Frecuencia

RANGO DE VARIACION DE VELOCIDADT/Tn

2.52.2

1.50

1.25

10.95

3

1

1 Self-ventilated motor:continuous useful torque

2 Force-ventilated motor:continuous useful torque

52

Sumario

0.95

0.75

0.50

0.25

0

0.10.1

2530

5060

7590

100120

F(Hz)

21

4 3 Transient overtorque(overtorque limited to 1.2 Tn for variable torque applications)

4 Torque in overspeed at constant power

Rubén Leiva 2010

Page 53: 2010 Seminario VDF Schneider

Curva de Torque del Motor

T/Tn1,5 1 motor ventilación forrzada1,4 2 motor auto ventilado1,31,21,1

Tn 1 10,90,80,7 20,60,5

53

Sumario

0,50,40,30,20,1 N

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 Hz2 polos 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 3900 4200 4500 4800 5100 RPM4 polos 150 300 450 600 750 900 1150 1200 1350 1500 1650 1800 1950 2100 2250 2400 2550 RPM6 polos 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 RPM

Rubén Leiva 2010

Page 54: 2010 Seminario VDF Schneider

Selección de Variadores de Frecuencia

SISTEMA DE ALIMENTACION

Trifásico o monofásico

⇒ ⇒ ⇒

54

Sumario

Tensión ⇒ 220 vac ⇒ 380 vac ⇒ 460 vac

Variación de tensión ⇒ +/- 15 %

Frecuencia ⇒ 48 a 62 hz

Rubén Leiva 2010

Page 55: 2010 Seminario VDF Schneider

CONDICIONES AMBIENTALES

� Temperatura ambiente � Altura sobre el nivel del mar� Humedad

Selección de Variadores de Frecuencia

55

Sumario

� Humedad� Contaminación ambiental� Vibraciones

Rubén Leiva 2010

Page 56: 2010 Seminario VDF Schneider

Selección de Variadores de Frecuencia

MOTOR

� Motor jaula de ardilla u otro

� Características de torque

� Características eléctricas

56

Sumario

� Características físicas ventilación forzadaAuto ventilado

� Freno

� Caja reductora.

Rubén Leiva 2010

Page 57: 2010 Seminario VDF Schneider

Selección de Variadores de Frecuencia

CASO N°1Se desea instalar un variador de frecuencia de a una correatransportadora que trabaja una velocidad mínima de 200 RPM y unavelocidad máxima de 1360 RPM ,el torque necesario para mover la correaes de 70 N-M.

¿ Cual es el conjunto variador - motor adecuado para el accionamiento?.

•Utilizar diagrama de torque / velocidad•Se debe considerar un motor autoventilado

57

Sumario

•Se debe considerar un motor autoventilado

Rubén Leiva 2010

Page 58: 2010 Seminario VDF Schneider

Selección de Variadores de Frecuencia

T/Tn1,5 1 motor ventilación forzada1,4 2 motor auto ventilado1,31,21,1

Tn 1 10,90,80,7 20,6

58

Sumario

0,50,40,30,20,1 N

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 Hz2 polos 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 3900 4200 4500 4800 5100 RPM4 polos 150 300 450 600 750 900 1150 1200 1350 1500 1650 1800 1950 2100 2250 2400 2550 RPM6 polos 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 RPM

6 POLOS4 POLOS

Rubén Leiva 2010

Page 59: 2010 Seminario VDF Schneider

Selección de Variadores de FrecuenciaSolución

Primeramente se cálcula la potencia necesaria para Mover la correa en Todo el rango de velocidad en donde:

P = TORQUE x RPM = 70 x 1500 = 10,99 kw9550 9550

Pero como podemos ver en el diagrama torque / velocidad a 200 RPMSolo tenemos disponible el 60% del torque. Por lo tanto el motor

59

Sumario

Solo tenemos disponible el 60% del torque. Por lo tanto el motorAdecuado es:

P = 10,99 / 0,6 = 18,3 Kw ⇒⇒⇒⇒ 18,5 Kw

Los variadores adecuados son:

ATV71HD18N4

Rubén Leiva 2010

Page 60: 2010 Seminario VDF Schneider

10:1 1350 N-M

CASO N°2

Calcular la potencia en Kw del motor de la figura, además elija el variador adecuado. Se debe considerar torque constante.

Selección de Variadores de Frecuencia

60

Sumario

MOTOR REDUCTOR CARGA

20 a 150 rpm

Rubén Leiva 2010

Page 61: 2010 Seminario VDF Schneider

T/Tn1,5 1 motor ventilación forzada1,4 2 motor auto ventilado1,31,21,1

Tn 1 10,90,80,7 20,6

Selección de Variadores de Frecuencia

61

Sumario

0,60,50,40,30,20,1 N

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 Hz2 polos 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 3900 4200 4500 4800 5100 RPM4 polos 150 300 450 600 750 900 1150 1200 1350 1500 1650 1800 1950 2100 2250 2400 2550 RPM6 polos 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 RPM

Rubén Leiva 2010

Page 62: 2010 Seminario VDF Schneider

Selección de Variadores de FrecuenciaRes:Primero se elige el motor de acuerdo a la curva de torque / velocidad, teniendo en cuenta la caja reductora:Lo que da como resultado que el mejor motor es de 1500 RpmLuego se ve la disponibilidad de torque, lo que da 65%Con estos datos podemos calcular la potencia del motor y determinar el calibre del variador

P= (TORQUE/10 x RPM /9550) = (1350/10 x 1500 / 9550)/ 0,65 = 32 kw

62

Sumario

La potencia estándar es de 37 Kw

El variador de frecuencia es ATV71HD37N4

Rubén Leiva 2010

Page 63: 2010 Seminario VDF Schneider

Selección de Variadores de FrecuenciaCASO N°3

Se desea controlar un ventilador centrifugo que consume 27Kw a 3000RPM, la máxima velocidad requerida es de 3300 Rpm y la mínima es de 1000Rpm.Se ha elegido un motor de 2 polos para la aplicación.Si se sabe que el torque aumenta con el cuadrado de la velocidad y la potencia con el cubo. Determinar la potencia del motor y el variador adecuado para la aplicación.

63

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 64: 2010 Seminario VDF Schneider

Selección de Variadores de Frecuencia

Potencia Torque

36kw

27 Kw

64

Sumario

05 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 RPM

3000 3300 Hz

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Page 65: 2010 Seminario VDF Schneider

Selección de Variadores de Frecuencia

T/Tn1,5 1 motor ventilación forzada1,4 2 motor auto ventilado1,31,21,1

Tn 1 10,90,80,7 20,6

65

Sumario

0,60,50,40,30,20,1 N

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 Hz2 polos 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 3900 4200 4500 4800 5100 RPM4 polos 150 300 450 600 750 900 1150 1200 1350 1500 1650 1800 1950 2100 2250 2400 2550 RPM6 polos 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 RPM

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Page 66: 2010 Seminario VDF Schneider

Res.

Primero se calcula la potencia a 3300 Rpm

P = (3300/3000)3 x 27 = 36 Kw

Pero la potencia disponible a 3300 Rpm es sólo de 80%, por lo tanto el torque necesario a 3300 Rpm es de:

Selección de Variadores de Frecuencia

66

Sumario

T = (36 x 9550/3300) / .8 = 130 N-m

Como tenemos el torque a 3300 Rpm, podemos calcular la potencia del motor:P = 3000 x 130 / 9550 = 41 Kw. ⇒ 45 Kw

El variador recomendado es el ATV71HD45N4

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Page 67: 2010 Seminario VDF Schneider

Compatibilidad Electromagnética

Las Normas definen la compatibilidad electromagnética “CEM” como “la aptitud de un dispositivo, aparato o

sistema para funcionar en su entorno electromagnético de forma satisfactoria y sin producir perturbaciones

67

Sumario

de forma satisfactoria y sin producir perturbaciones electromagnéticas intolerables para cualquier otro

dispositivo situado en el mismo entorno”

�cem

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Page 68: 2010 Seminario VDF Schneider

Campo de aplicación

El nivel de inmunidad de cadaaparato es tal que su entornoelectromagnético no loperturba.

nivel de susceptibilidad

margen de inmunidadnivel de inmunidad

nivel de perturbación

68

Sumario

perturba.

Su nivel de emisión deperturbaciones debe ser losuficientemente bajo como parano perturbar los aparatossituados en su entornoelectromagnético.

nivel de CEM

límite de emisión

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Page 69: 2010 Seminario VDF Schneider

Perturbación electromagnética

La Directiva 89/336/CEE define Perturbación Electromagnética:

“Todo fenómeno electromagnético susceptible de degradar el funcionamientode un dispositivo, equipo o sistema”.

69

Sumario

La perturbación electromagnética puede ser un ruido electromagnético, una señal no deseada o una modificación

del propio medio de propagación.

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Page 70: 2010 Seminario VDF Schneider

Origen de las emisiones electromagnéticas

Intencionadas No intencionadasEmisores de radiodifusión AccidentalesEmisores de televisión CortocircuitosWalkie Talkie Conexión a tierra imprevistaTeléfonos móvilesRadares PermanentesEtc. Sistemas de activación/desactivación

70

Sumario

Etc. Sistemas de activación/desactivaciónde una señal eléctrica:

Dispositivos para el tratamiento de materiales Contacto, relé Fusión, soldadura Onduladores Hornos de inducción Fuente conmutada Lámpara de plasma Reguladores electrónicos

Colectores de los motoresLámparas de descarga y fluorescentesEquipos que utilizan relojes (PC,PLC)

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Page 71: 2010 Seminario VDF Schneider

Perturbaciones. Frecuencias

Perturbaciones de baja frecuencia “BF”• 0< f < 5 MHz• Propagación por CONDUCCION (cables...)• Duración: Generalmente prolongada (decenas ms)• Energía conducida puede ser elevada

Perturbaciones de alta frecuencia “AF”

71

Sumario

Perturbaciones de alta frecuencia “AF”• f > 30 MHz• Propagación principalmente por RADIACIÓN (aire...)• Duración: Impulsos AF• La energía radiada es baja

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Page 72: 2010 Seminario VDF Schneider

Tipos de Perturbaciones electromagnéticas

�Armónicos

�Transitorios

�Descargas electroestáticas “DES”

72

Sumario

�Descargas electroestáticas “DES”

�Perturbaciones de la red pública B.T.

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Page 73: 2010 Seminario VDF Schneider

Armónicos

Toda señal periódica puede descomponerse matemáticamente en una suma de señales sinusoidales con amplitudes y fases diferentes, cuya frecuencia es un múltiplo entero de la fundamental.

73

Sumario

fundamental.

Indice de distorsión armónica (IDA)

IDA in A

A(%) =

12

2

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Page 74: 2010 Seminario VDF Schneider

Causas: Toda carga (receptor) no lineal (alumbrado fluorescente, rectificador...) consume una corriente no sinusoidal y, por tanto, genera corrientes armónicas.

Principales generadores de armónicos:• Onduladores, convertidores • Puentes rectificadores• Hornos de arco e inducción

Armónicos

74

Sumario

• Hornos de arco e inducción• Arrancadores• VdF para motores• Electrodomésticos• Circuitos magnéticos saturados

�pág 11 cem

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Page 75: 2010 Seminario VDF Schneider

Motor síncrono .................................. C alentamientos suplementario

Transformadores............................... Pérdidas y calentamientos suplementari os

Riesgos saturación con armónicos pares

Motor asíncrono............................... Ca lentamientos suplementarios Pares pulsatorios

Cables ............................................ ... Aumento pérdidas resistivas y dieléctricas

Electrónica de “potencia” .................. Problemas relacionados con la forma

Receptores Resultado ocasionado

Armónicos

75

Sumario

Electrónica de “potencia” .................. Problemas relacionados con la forma de onda: conmutación, sincronización, etc.

Condensadores ............................... Cale ntamiento, envejecimiento, resonancia

Reguladores, relés, .......................... Medi ciones falseadas, funcionamiento

contadores intempestivo, pérdida de precisión

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Page 76: 2010 Seminario VDF Schneider

Transitorios

Definición: Sobretensiones por impulsos acopladas en los circuitoseléctricos que se encuentran de forma conducida en los cablesde alimentación y en las entradas de control y señal de losequipos eléctricos y electrónicos.

Origen: Conmutación rápida de los “interruptores” mecánicos y,

76

Sumario

Origen: Conmutación rápida de los “interruptores” mecánicos y,especialemente, electrónicos.

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Page 77: 2010 Seminario VDF Schneider

Fuentes principales: Rayos, fallos de conexión a tierra,fallos en la conmutación de circuitos inductivos(bobinas de contactores, electroválvulas...)

Transitorios

77

Sumario

Las perturbaciones transitorias son de AF transmitiéndosepor conducción a través de los cables pero se acoplanfácilmente a otros cables por radiación.

Rubén Leiva 2010

Page 78: 2010 Seminario VDF Schneider

Características de los transitorios normalizados (tipo IEC 1000-4-4)

• Tiempo reducido de subida del impulso (5ms)

• Duración del pulso (50 ms)• Repetividad del fenómeno• Sucesión de ráfagas• Muy baja energía de los impulsos

Transitorios

78

Sumario

• Muy baja energía de los impulsos• Muy alta amplitud de la sobretensión (4kV)

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Page 79: 2010 Seminario VDF Schneider

Descargas electrostáticas

Definición: Impulsos de corriente que recorren un objeto cualquiera cuando este objeto conectado a masa entra en contacto con otro cuyo potencial con respecto a la masa del anterior es elevada.

Características de las descargas electroestáticas normalizadas (tipo IEC

79

Sumario

electroestáticas normalizadas (tipo IEC 1000-4-2)

• Tiempo reducido de subida de pulso (1ns)• Duración del pulso (60 ns)• Carácter aislado del fenómeno• La muy alta tensión que origina la descarga

(15 kV)

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Page 80: 2010 Seminario VDF Schneider

Origen: Intercambio de electrones entre los materiales o entre el cuerpo humano y los materiales.

Fuentes principales: Combinación de materiales sintéticos. El ambiente seco favorece el fenómeno.

Descargas electrostáticas

80

Sumario

seco favorece el fenómeno.

Efecto: La descarga de la tensión electrostática acumulada en un operario sobre un dispotivo puede provocar un mal funcionamiento.

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Page 81: 2010 Seminario VDF Schneider

Perturbaciones de la red pública de alimentación B.T.

Tensión: Variaciones, cortes, caídas, sobretensionesFrecuencia: VariacionesForma de onda: Armónicos, transitorios, corrientes portadorasFases: DesequilibrioPotencia: Cortocircuitos, sobrecargas (efectos sobre la tensión)

81

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 82: 2010 Seminario VDF Schneider

Perturbaciones electromagnéticas.

F T RANSMISION ORIGEN EJEMPLO

ARMÓNICOS B.F. Conducción Cargas no lineales

Onduladores, convertidores, arrancadores, hornos de inducción, hornos de arco, circuitos magnéticos saturados, electrodomésticos, lámparas de descaga.

T RANSIT ORIOS A.F.Conducción + acoplamineto por radiación

Conmutación rápida de I

Interruptores mecánicos y especialmente electrónicos

DESCARGAS

82

Sumario

DESCARGAS ELECT ROST ÁT ICAS

A.F.Conducción + acoplamineto por radiación

Impulsos de I Cargas electrostáticas

PERT URBACION RED B.T .

B.F. ConducciónVariaciones de Tensión, Desequilibrio, Sobrecargas, C.C.

Conmutación de cargas importantes, maniobras MT, Cortocircuitos

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Page 83: 2010 Seminario VDF Schneider

Tierra

En una instalación eléctrica es necesario y suficiente tener una buena y única toma de tierra.

Los conductores de tierra en A.F. presentan una elevada impedancia y no son de utilidad si no se dispone de un mallado de las masas.

83

Sumario

dispone de un mallado de las masas.

Rubén Leiva 2010

Page 84: 2010 Seminario VDF Schneider

Masas

Def.: Cualquier parte conductora de un aparato, equipo o instalación que en funcionamiento normal no tiene tensión, pero puede tenerla si se produce un fallo.

Solamente haciendo un mallado sistemático y riguroso de las mallas entre sí es posible conseguir una buena equipotencialidad de

84

Sumario

conseguir una buena equipotencialidad de alta frecuencia “AF” en la instalación .

Rubén Leiva 2010

Page 85: 2010 Seminario VDF Schneider

Bucle entre masas: es la superficie comprendida ent re dos cables de masas.

Masas

85

Sumario

Es necesario reducir la superficie de cada bucle mu ltiplicando las conexiones entre todas las masas.

Rubén Leiva 2010

Page 86: 2010 Seminario VDF Schneider

Bucle de masa: es la superficie comprendida entre u n cable funcional (alimentación,control) y el conductor o la masa mecánica más cercana.

Masas

86

Sumario

Es imprescindible reducir la superficie de los bucl es de masa , principal fuente de problemas de “CEM” por acoplamientos por radiación.

Rubén Leiva 2010

Page 87: 2010 Seminario VDF Schneider

Cables

87

Sumario

Para la AF, un conductor presenta una Z infinita si L > 10 / F(MHz).

Rubén Leiva 2010

Page 88: 2010 Seminario VDF Schneider

Armarios

� Montar un plano de masa de referencia de fondo de armario sin pintar

� Separar los componentes/cables “perturbadores” de los “sensibles”

� Alumbrado con lámparas de incandescencia

� Distribuir los cables por clases y

88

Sumario

� Distribuir los cables por clases y canalizarlos utilizando canaletas metálicas distintas.

Rubén Leiva 2010

Page 89: 2010 Seminario VDF Schneider

Armarios

89

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 90: 2010 Seminario VDF Schneider

Armarios

90

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 91: 2010 Seminario VDF Schneider

Armarios

91

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 92: 2010 Seminario VDF Schneider

CLASE 1: Señal analógica de control,Sensible Sondas de medida

Cables

92

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 93: 2010 Seminario VDF Schneider

CLASE 2: Circuitos digitales Poco sensible Control todo/Nada

Alimentación cc control

Cables

93

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 94: 2010 Seminario VDF Schneider

Reglas “CEM” en las instalaciones

Las reglas del arte industrial se refieren al conjunto denociones que es necesario tener en cuenta parafabricar correctamente los equipos y montar de forma

94

Sumario

adecuada las instalaciones eléctricas.

Rubén Leiva 2010

Page 95: 2010 Seminario VDF Schneider

Garantizar la equipotencialidad de las masas en AF y BF

Interconexión de todas las estructuras metálicas de un mismo equipo.

La calidad de las conexiones es

95

Sumario

La calidad de las conexiones es determinante para la CEM.

Eliminación de los revestimientos aislantes, pinturas... de las superficies de contacto.

Rubén Leiva 2010

Page 96: 2010 Seminario VDF Schneider

No llevar por un mismo cable o conductor trenzado señales de clase sensible (1-2) y perturbadora (3-4).

96

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 97: 2010 Seminario VDF Schneider

Colocación de los cables en las bandejas

Canaletas

Angulos

97

Sumario

Angulos

Rubén Leiva 2010

Page 98: 2010 Seminario VDF Schneider

Evitar colocar en paralelo cables de transmisión de señales de clases diferentes: sensibles (1-2) y perturbadoras (3-4)

Instalación nueva

98

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 99: 2010 Seminario VDF Schneider

Instalación ya existente

Evitar colocar en paralelo cables de transmisión de señales de clases diferentes: sensibles (1-2) y perturbadoras (3-4)

99

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 100: 2010 Seminario VDF Schneider

Separar lo máximo posible los cables que conducen señales de clases diferentes, especialmente los sensibles (1-2) y los perturbadores (3-4)

100

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 101: 2010 Seminario VDF Schneider

Reducir lo máximo posible la superficie de los bucles de masa

101

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 102: 2010 Seminario VDF Schneider

El conductor de IDA debe estar siempre lo más cerca posible del conductor de VUELTA

102

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 103: 2010 Seminario VDF Schneider

Utilizar cables blindados permite llevar cables para la transmisión de señales de clases diferentes por una misma canaleta

103

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 104: 2010 Seminario VDF Schneider

Conexión de las pantallas

104

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 105: 2010 Seminario VDF Schneider

Los conductores libres o no utilizados de un cable deben estar sistemáticamente conectados a masa (chasis, canaleta, armario...) en los dos extremos.

105

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 106: 2010 Seminario VDF Schneider

Montar de forma que se crucen en ángulo recto los conductores o cables que conduzcan señales de clases diferentes, especialmente en el caso de señales sensibles (1-2) y perturbadoras (3-4).

106

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 107: 2010 Seminario VDF Schneider

Filtros

107

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 108: 2010 Seminario VDF Schneider

Filtros

108

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 109: 2010 Seminario VDF Schneider

Filtros

109

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 110: 2010 Seminario VDF Schneider

Filtros

110

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 111: 2010 Seminario VDF Schneider

Conexión de los blindajes

111

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 112: 2010 Seminario VDF Schneider

Bandejas de cables

112

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 113: 2010 Seminario VDF Schneider

Bandejas de cables

113

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 114: 2010 Seminario VDF Schneider

La CEM y los Variadores de VelocidadLa CEM y los Variadores de Velocidad

114

Sumario

Rubén Leiva 2010

Page 115: 2010 Seminario VDF Schneider

Las perturbaciones electromagnéticas

Los Fenómenos Las Causas

Radio-perturbaciones .................Sobretensiones ..........................

• dV/dt Variador• Red perturbada

115

Sumario

Sobretensiones ..........................

Corrientes de fuga a tierra ..........Armónicos ..................................

• Red perturbadadV/dt Variador

• dV/dt Variador• Puente de diodos del

Variador

Rubén Leiva 2010

Page 116: 2010 Seminario VDF Schneider

Radioperturbaciones. Los problemas

• Las radio perturbaciones pueden ser conducidas o radiadas

• No existen perturbaciones radiadas sin conducidas

Otros receptores

116

Sumario

sin conducidas

• Las radio-perturbaciones existen tanto en el lado red como en el lado motor

Rubén Leiva 2010

Page 117: 2010 Seminario VDF Schneider

Radioperturbaciones.Las soluciones

• Aguas arriba– La utilización de un filtro que elimine las perturbaciones

conducidas provoca la desaparición de lasperturbaciones radiadas.

– La elección de un filtro depende del nivel requerido porla norma (ámbito industrial o doméstico) y de lalongitud de cable y su blindaje.

117

Sumario

• Variador– Las perturbaciones radiadas son eliminadas mediante el

armario metálico (caja de Faraday).

• Aguas Abajo– La radiación debe ser minimizada mediante la

utilización de canaleta metálica o cable blindado.No existen problemas particulares debidos al motor.

Rubén Leiva 2010

Page 118: 2010 Seminario VDF Schneider

Radioperturbaciones ABAJO.Las soluciones

Las radioperturbaciones son el principal problema de CEM concerniente a V.d.F.La resolución del problema pasa por el respeto riguroso de las reglas de cableado

(separación de los cables de potencia de los de medida) y por la conexiónsistemática de las masas a través de conexiones cortas realizadas a través detrenzas o collares metálicos.

La principal dificultad reside en que tradicionalmente los razonamientos en materia

118

Sumario

La principal dificultad reside en que tradicionalmente los razonamientos en materiaelectrotécnica se realizan desde la óptica de BF en lugar de HF.

La utilización de cables blindados en grandes longitudes puede ocasionar problemassecundarios relacionados con el aumento de la capacidad parásita (de 2 a 3 vecesla de un cable standard).

Rubén Leiva 2010

Page 119: 2010 Seminario VDF Schneider

Sobre tensiones en el motor debidas a dV/dt. Los Problemas

• La sobre tensión es función de la longitud del cabley del valor de dV/dt.

• El gradiente dV/dt es tan perjudicial para losarrollamientos del motor como la sobre tensión misma.

• Estos fenómenos son más importantes para potencias reducidas; motores poco sobredimensionados ytU

U

119

Sumario

reducidas; motores poco sobredimensionados yvariadores a IGBT’s.

• Ninguna norma regla hoy el nivel de dV/dt niel nivel de sobre tensión máximo.

t

tU

Rubén Leiva 2010

Page 120: 2010 Seminario VDF Schneider

Sobre tensiones en el motor debidas a dV/dt. Las soluciones

• Los filtros LC se instalan entre el variador y elmotor.

• El efecto de este filtro es triple:– limitación de los dV/dt nefastos para el

motor a 500V/µs.– emisiones radiadas atenuadas.

Sinus filters (IP20)

120

Sumario

– reducción del valor de la sobre tensión.– Para grandes longitudes de cable la

capacidad parásita de este hace que tan sólouna inductancia tenga el mismo efecto.

Rubén Leiva 2010

Page 121: 2010 Seminario VDF Schneider

Corrientes de fuga a tierra debido a fuertes dV/dt. Los problemas

• Bloqueo del variador al detectar la sobreintensidad; fenómeno ligado a la longitud del cable.

• Atención utilizando motores en paralelo – 10 longitudes de 10m = 1 longitud de 100m.

• Calentamiento anormal del variador con respecto al

121

Sumario

• Calentamiento anormal del variador con respecto al calibre del motor.

• Disparo posible– de los controladores de aislamiento en regimen IT. – de los diferenciales en regimen TT/TN.

Rubén Leiva 2010

Page 122: 2010 Seminario VDF Schneider

Corrientes de fuga a tierra.Ejemplos numéricos

• Influencia de los diferentes parámetros – cable motor blindado: corriente multiplicado

por 3.– corriente aumentando con la longitud.– neutro aislado: corriente reducida un 20%.

Configuracion• cable motor no blindado

• longitud de cable : 10m• neutro a tierra

122

Sumario

– neutro aislado: corriente reducida un 20%.– frecuencia de corte a 10 kHz: corriente

aumentada un 50%.– transistores de conmutación “lenta”

(bipolares) corriente reducida de un 50%.

• neutro a tierra• frecuencia de corte : 5 khz

• Transistores IGBT.

Rubén Leiva 2010

Page 123: 2010 Seminario VDF Schneider

Corrientes de fuga a tierra. Las soluciones

• 2 vias posibles :• Reducción del dV/dt ==> añadir un filtro o una inductancia.• Disminuir la capacidad parásita.

– realizar las conexiones motor lo más cortas posibles.– para grandes longitudes son preferibles las pantallas metálicas que el cable blindado.

• Eventualmente sobredimensionar el variador.• Con protección diferencial, asegurarse que la suma de las corrientes de fuga a tierra es inferior

a la sensibilidad del diferencial (300 mA).

123

Sumario

a la sensibilidad del diferencial (300 mA).• La proteccion contra los contactos directos es imposible (30 mA).

Sinus filters (IP20)

Rubén Leiva 2010

Page 124: 2010 Seminario VDF Schneider

Redes perturbadas. Los problemas

• Disfuncionamiento del variador ante lasperturbaciones de subtensión o sobretensión yeventualmente la destrucción del puente de diodos.

• Causas :– Microcortes en la red.– Conmutación de baterias de condensadores para

M

124

Sumario

– Conmutación de baterias de condensadores parala mejora del factor de potencia.

– Corte por disyuntor de un cortocircuito de fuerteintensidad sobre la red.

Rubén Leiva 2010

Page 125: 2010 Seminario VDF Schneider

Redes perturbadas.Las soluciones

• Instalación de inductancias aguas arriba del variador.

• La self del cable entre variador-cuadro de distribuciónpuede ser suficiente.

M

125

Sumario

• Las nuevas generaciones de variadores poseenpuentes de diodos enormemente dimensionados.

Rubén Leiva 2010

Page 126: 2010 Seminario VDF Schneider

Baja impedancia de línea.

• El circuito de entrada de un variador está previstopara una impedancia de línea correspondiente auna Icc:

• 22000A (PT=630kVA) : L equivalente = 33.4 µ H• 65000A (PT=3000kVA): L equivalente = 11.3 µ H• Si el transformador asociado es de potencia muy

superior existe el riesgo de destrucción del puentede diodos por los fuertes dI/dt (caso de un variador

T T

126

Sumario

de diodos por los fuertes dI/dt (caso de un variadorinstalado cerca del Trafo).

Rubén Leiva 2010

Page 127: 2010 Seminario VDF Schneider

Armónicos. Los problemas

• Puesto que la entrada de un variadorestá constituida por un puente dediodos trifásico, la intensidadfundamental consumida está en fasecon la tensión pero tan solo duranteuna parte de la sinusoide :==>generación de armónicos.

� U

t

Otro Receptor

127

Sumario

Consecuencias :• Aumento de la corriente eficaz.• Calentamiento de los conductores.• Sobrecarga del trafo si P variador > 20% P trafo• Armónicos de tensión.• Perturbación de otros receptores alimentados por la red.

Rubén Leiva 2010

Page 128: 2010 Seminario VDF Schneider

• Instalación de inductancias de linea aguas arriba del variador.

• Filtro anti-armónicos general de la instalación o por grupo de variadores.

Otro Receptor

Armónicos. Las soluciones

128

Sumario

variadores.• Compensador activo: Sinewave.

Rubén Leiva 2010

Page 129: 2010 Seminario VDF Schneider

129

Sumario

Make the most of your energy

www.schneider-electric.clwww.schneider-electric.com

Page 130: 2010 Seminario VDF Schneider

El Altistart 48 ha sido concebido para optimizar la explotación de sus máquinas :

• disminuyendo las solicitaciones

EL Altistart 48 en elcorazon de sus aplicaciones

bombas

compresores

130

Sumario

• disminuyendo las solicitacionesmecánicas o hidráulicas,

• reduciendo las solicitacionessobre la red de distribución electrica(puntas de tensión, sobre-corrientes),

• limitando las perdidas de energíay los calentamientos innecesarios...

correas

compresores

ventiladores y máquinas con fuerte inercia

2Rubén Leiva 2010

Page 131: 2010 Seminario VDF Schneider

Una nueva gama para performances incrementadas...

El Altistart 48 en el corazón de sus aplicaciones

Una gama completa con vocación internacional.

La performance gracias al concepto exclusivo TCS

Una protección en todos los niveles.

131

Sumario

Bombas,

Ventiladores y máquinas de fuerte inercia,

Compresores,

Correas...

en el corazón de sus aplicaciones Una protección en todos los niveles.

Una integración facilitada :

• en los armarios,

• en los automatismos.

… y sobre todo simplicidad:

3Rubén Leiva 2010

Page 132: 2010 Seminario VDF Schneider

Normas ycertificaciones mundiales :

• IEC 60947-4-2.• Marcado CE.• CEM : clases A y B.• UL / CSA.

Una gama completacon vocación internacional

Dos gamasde tensión :230 a 415 V*.208 a 690 V.

Para redes de 50 y 60 Hz

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Sumario

• UL / CSA.• DNV (marina, off-shore).• C-TICK / GHOST / CCIB / NOM.

El Altistart 48 listo para el empleo :Preajustado en fábrica, el Altistart 48 es immediatamente operable.Cablear, conectar, arrancar...

de 50 y 60 HzGran tolerancia paralos generadores.

De 17 a 1200 A415 V : 7,5 a 630 kW.690 V : 15 a 1 200 kW.

* Conexion posible en el acoplamiento triangulo del motor

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La performance graciasal concepto exclusivo TCS*

Con un arranque clásico en limitación de corriente :

Con el control de torque motor, el Altistart 48 controla perfectamente el arranque y la detención de la má-quina.

Solo el sistema TCSdel Altistart 48 permite :

Para limitar los esfuerzos sobre

*TCS : Torque Control Systeme / Sistema de Control de torque patentado

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Sumario

• Conservar una aceleración progresiva hasta la velocidad nominal lo mismo en

caso de torque de despegue elevado,• Mejorar la durabilidad de las correas y de la mecánica

de corriente :

• Arranque laborioso queprovoca

calentamientos del motor.

• Fin de aceleración brutal que generaesfuerzosmecánicos.

• Compromiso de reglaje díficil...

del Altistart 48 permite :esfuerzos sobre la cadena cinematica

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Solo el sistema TCSdel Altistart 48 permite :

Con un arranque clasico en limitación de corriente :

Avec le contrôle du couple moteur, l ’Altistart 48 maîtrise parfaitement le démarrage et l’arrêt de la machine.

Para reducirlos transitorios hidráulicos

La performance graciasal concepto exclusivo TCS*

*TCS : Torque Control Systeme / Sistema de control de torque patentado

Con el control de torque motor, el Altistart 48 controla perfectamente el arranque y la detención de la má-quina.

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Sumario

• Reducir muy eficazmente los golpes de ariete y de « clapet » cualquiera sea el estado de carga de la bomba manteniendo una desaceleración suave,desde la plena velocidad hasta la detención.

del Altistart 48 permite : limitación de corriente :

• Fuerte aceleración en el fin de la rampagenerando una puestaen presión brutalde los ductoshidráulicos.

• Desaceleración no controlada puedearrastar golpesde ariete.

hidráulicos

6Rubén Leiva 2010

Page 135: 2010 Seminario VDF Schneider

Una protecciónen todos los niveles

del motor

• Protección térmica

Por cálculo I 2t según

IEC 60947-4-2.

Por tratamiento de sondas PTC

• Función precalentamiento

de la máquina

• Sub-carga :

descebado de la bomba,

rotura de transmisión mecanica …

• Sobrecarga : obstrucción,

atascamiento, incidentes…

con niveles y tiempos regulables.Robustez ante

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Sumario

• Función precalentamiento

para evitar la condensación.

• Detección de ausencia

de fases.

con niveles y tiempos regulables.

• Rotor bloqueado.

• Control del sentido de rotación.

• Tiempos de aceleración muy largos.

Ciertas protecciones pueden ser tratadas en alarmassin interrupción del funcionamiento de la máquina.

Robustez ante redes perturba-das

7Rubén Leiva 2010

Page 136: 2010 Seminario VDF Schneider

Una integración facilitada en los armarios

Cableado simplificado con un conexionado tranversal en todos los modelos.

Comando por el Altistart 48 :• del contactor de by-pass del arrancador al final del arranque manteniendo todas las protecciones(térmicas, sub-carga, sobrecarga…)

> eliminación de las disipaciones térmicas en el armario.

Red

Motor

Bornes para motor y contactor de by-

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Sumario

> eliminación de las disipaciones térmicas en el armario.• del contactor de línea a partir de la orden Run.

Enclavamiento y desenclavamiento de ventiladores en función de la temperatura del disipador.

• Evita el ruido y la circulación de particulas, • Aumenta la durabilidad de vida de los ventiladores.

Función test para ensayar el equipamiento electrico con un motor pequeño.

contactor de by-pass en todoslos calibres.

8Rubén Leiva 2010

Page 137: 2010 Seminario VDF Schneider

Una integración facilitadaen los automatismosFunciones que simplifican la explotaciónDe sus instalaciones :

Visualizaciónde las variables electricas(corriente, potencia..), del estado de cargay del tiempo de funcionamiento.

Configuraciónde un segundo motor aun con caracteristicas diferentes.

Arranque y

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Sumario

funcionamiento.Arranque y

desaceleración en cascada de varios motores.

Mantenimiento del diálogo operador gracias a una alimentación de control separada.

Numerosasentradas/salidas configurables(4 entradas lógicas, 2 salidas lógicas,3 salidas relés y1 salida analógica).

9Rubén Leiva 2010

Page 138: 2010 Seminario VDF Schneider

Para una puesta en servicio simplificada

Prereglaje en fábrica para arrancar las aplicaciones standard.

Varias herramientas de diálogo operador disponibles

Displayintegrado

Dispaly en la puerta del armario(en opción,)

Una integración facilitadaen los automatismos

138

Sumario

standard.

Optimización de los reglajes gracias a menus simples e intuitivos.

Déjese guiarpor la lógica Power SuiteLa convivialidad de un soft para configurar los diferentes parámetros.

Pocket PC

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Page 139: 2010 Seminario VDF Schneider

La lógica Power Suite

Déjese guiar...

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Sumario

Para preparar,memorizar, imprimir,Comparar archivos...

Pocket PC.

Software comúncon los variadores Altivar.Disponible en español, francés, inglés, alemán e italiano.

Las transferencias de datosse hacen simplemente desde el PC hacia el pocket PC y viceversa.

< Lista de parametros

11Rubén Leiva 2010

Page 140: 2010 Seminario VDF Schneider

Funciones de comunicación extendidas

Modbus integrado.

Acopladores de comunicación :- Ethernet. - Fipio, - Profibus DP,

Una integración facilitadaen los automatismos

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Sumario

Para accesoa distancia en funciones de comando, supervisióny ajustes.

- Profibus DP, - DeviceNet,

Ethernet TCP/IP permite la puestaen plaza de Transparent Factory : plataforma de automatismos abierta basada en la tecnología de Internet.

12Rubén Leiva 2010

Page 141: 2010 Seminario VDF Schneider

El Altistart 48 para lasbombas

con el control de torque...

Mejor gestión de los transientes hidráulicos :

• Puesta en presion progresiva del fluido en la canalización.

• Reducción de los golpes de ariete y

Ajuste independiente del estado de carga.

Protección contra la sub-carga (descebado), la perdida o la inversión de fases y en caso de rotor bloqueado.

y las funcionesdel Altistart 48 :

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Sumario

• Reducción de los golpes de ariete y de « clapets » (en presencia de redes eléctricas).

• Supresión del deterioro de filtros, de chorros y del desgaste prematuro de las canalizaciones….

• Menor fatiga de los tubos con la disminución de los fenómenos de depresion-sobrepresión.

rotor bloqueado.

Al final de la parada, pasaje a rueda libre del motor automaticamente cuando el flujo de labomba se torna débil evitando los calentamientos.

13Rubén Leiva 2010

Page 142: 2010 Seminario VDF Schneider

con el control de torque... y las funcionesdel Altistart 48 :

El Altistart 48 para ventiladores y maquinas de fuerte inercia

Arranque suave evitando los esfuerzos de la cadena cinemática y el patinaje de las correas.

Retoma aql vuelo de un ventilador aún girando en sentido inverso.

Frenado por contra corriente.

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Sumario

de las correas.

Limitación de la corriente y de las caidas de tensión durante el arranque.

Torque de arranque regulable para prensas y trituradores.

Detección contra la sobrecarga por obturación o la sub-carga (transmision motor ventilador rota).

Torque de frenado al final del arranque.

Función « extracción de humo ».

14Rubén Leiva 2010

Page 143: 2010 Seminario VDF Schneider

con el control de torque... y las funcionesdel Altistart 48 :

El Altistart 48 para los compresores

Supresión del patinaje de las correas.

Reducción de las puntas de corriente.

Protección también para motores especiales.

Detección de la inversión del sentido de rotación de las fases.

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Sumario

Contacto para vaciado automaticoen la detención.

Indicador del número de horas de funcionamiento.

Diagnóstico a distancia.

Comando en cascada

Control de by-pass conservando medida de corriente

15Rubén Leiva 2010

Page 144: 2010 Seminario VDF Schneider

con el control de torque... y las funcionesdel Altistart 48 :

El Altistart 48 para las correas transportadoras

Arranque suave reduciendo los golpes y el patinaje de las correas.

Control :

• de sobrecarga para deteccion de incidente, de punto duro, de atascamiento,

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Sumario

• de sub-carga parar detección

de corte de la correa.

16Rubén Leiva 2010

Page 145: 2010 Seminario VDF Schneider

Una oferta completa dearranque-motor

Las asociaciones de tipo 1 o 2 de los

interruptores, contactores, fusibles y

Performances incrementadoscon la oferta Te Sys asociada

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Sumario

Interruptores,Contactores,Fusibles…

hasta las potenciasmas fuertes

LH46 a 85 A para

aplicaciones simples

interruptores, contactores, fusibles y

Altistart 48 permiten :

• asegurar la continuidad de servicio de

la instalación con una securidad óptima.

• de reducir los costos de mantención

en caso de corto-circuito minimizando

los tiempos de intervención y los gastos

de remplazo del material.

Altistart 4817 a 1 200 A

17Rubén Leiva 2010

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Drawbacks of dV/dt associated to common mode voltage: bearing currentsLeakage currents due to dV/dt and common mode voltage can run through bearings and damage them

• The occurrence is rare • From experience, the problem occurs mainly in large motors (above 90 kW)

Common mode voltage

Shaft voltages in excess of 5V may generate damaging bearing currents spikes in excess of a few Amps during the front transition of induced shaft voltages.

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Sumario

Common mode voltage• Common mode voltage created by PWM waveform generat es bearing currents

Induced shaft voltage

Induced bearing current spike

�Rodamientos

Rubén Leiva 2010

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Sumario

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