902232V3.0 SP Puesta en Marcha

MANUAL DE PUESTA EN MARCHA Y

TEMAS AVANZADOSPARA

CONTROLADORES DE VELOCIDAD AjUSTAbLE PARA

MOTORES DE CA SERIE PERFECT HARMONY

ENFRIADOS POR AIRE CON CONTROL NEXT GENERATION

Nmero de manual: 902232Versin 3.0

Julio de 2004

Av Eng Joo F. G. Molina 1745 Jundia-SP, Brasil Telfono de Soporte al cliente: 0800 773 7373 (24-horas)Fax de Soporte al cliente: +55 11 3833 4665Sitio Web: www.siemens.com

Siemens Energy & Automation, Inc.

DECLARACIN DE CONFORMIDADNombre del fabricante:

Direccin del fabricante:

declara que el producto

Nombre del producto:

Descripcin del producto:

Opciones del producto:

Siemens Ltda

Av Eng Joo F. G. Molina 1745Jundia-SP Brasil

Controladores de frecuencia variable de CA, Serie Perfect Harmony, GEN II y GEN III, enfriados por aire

(Modelos del producto (459XXX.XX y 3100XXXX.XX))

50Hz/60Hz, 200 HP a 20.000HP, hasta 22kV de entrada, 2,4 kV a7,2 kV salida

Esta declaracin cubre todas las opciones del producto descripto.

Informacin complementaria:Los productos descriptos en el presente cumplen con los requerimientos de la Directiva de baja tensin 73/23/EEC (LVD, por sus siglas en ingls), segn sus enmiendas y de la Directiva de compatibilidad electromagntica 89/336/EEC (EMC, por sus siglas en ingls).Directiva de seguridad LVD: Los productos detallados previamente (slo los enfriados por aire) cumplen con la especificacin EN50178. Directiva EMC: Siemens certifica que el equipo (tanto enfriado por aire, como por lquido) con el cual se relaciona esta declaracin de conformidad, cumple con los requerimientos de la directiva del Consejo 89/336/EEC, acerca de la aproximacin de las Leyes de los estados miembros en lo que se refiere a compatibilidad electromagntica. Pruebas efectuadas segn los estndares genricos EN50081-2, EN50082-2 y EN61000-4-2 ESD, EN61000-4-3 inmunidad radiada; EN61000-4-4 EFT, EN61000-4-6, inmunidad conducida por radiofrecuencia y EN61000-4-5 inmunidad de sobretensiones transitorias.

Asesoramiento del Cuerpo competente para EMC por parte de York Services, Ltd. Centro de pruebas EMC, Fleming Building, Donibristle Industrial Park, Dalgerty Bay, Dunfermline, FIFE KY119HZ. Certificado del Cuerpo competente e informe No. 1084-2/CBC/CBR fechado el 6 de agosto de 2001.

Siemens CorporationNew Kensington, PA, USA

Nombre: Gary Rauscher, PresidenteFirma:

Fecha de emisin: 25 de junio de 2001

Perfect Harmony es marca registrada de Siemens.

Este manual se aplica a todos los controladores de velocidad ajustable para motores de CA, Perfect Harmony, enfriados por aire, inclusive GEN III (GEN3) (200 hp a 10.000 hp), con los siguientes tamaos de celda:

00A a 5C (celdas de 460 V )

70, 100, 140, 200 y 260 (celdas de 630 V)0I, 1I, 2I, 3I, y 4I (celdas de 690 V).

Este manual se aplica a todo el software NXG hasta e inclusive la versin 2.5.

Para comunicarse con el representante de soporte ms cercano, llame a la oficina central de Siemens al (724)-339-9500.

Perfect Harmony, GEN II (GEN2) y GEN III (GEN3) son lneas de productos de controladores de motores de CA de Siemens.

PLC es marca registrada de Allen-Bradley Company, Inc.

Historial de la versin:

Versin 1.0 Abril de 2001 Versin 1.6Versin 1.1 Mayo de 2001 Versin 1.7 Junio de 2002Versin 1.2 Mayo de 2001 Versin 1.8 Diciembre de 2002Versin 1.3 Diciembre de 2001 Versin 1.9 Octubre de 2003Versin 1.4 Febrero de 2002 Versin 2.0 Marzo de 2004Versin 1.5 Marzo de 2002 Versin 3.0 Julio de 2004

2004 de Siemens. Ninguna parte de este documento puede ser reproducida por medios mecnicos o electrnicos, sin consentimiento previo de Siemens.

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Perfect Harmony - Puesta en marcha y temas avanzados Tabla de contenidos

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Tabla de contenidos

Precauciones y advertencias de seguridad ................................................................................ xi

Acerca de este manual ................................................................................................................... iSeparacin de los manuales ................................................................................................ iHerramientas de referencia .................................................................................................. iConvenciones usadas en este manual ................................................................................. ii

Captulo 1: Introduccin .......................................................................................................... 1-1Potencia limpia de entrada ....................................................................................... 1-1Alto factor de potencia y corrientes de entrada de onda sinusoidal casi perfecta ..... 1-2Tensiones de salida de onda sinusoidal casi perfecta ................................................ 1-3

Captulo 2: Componentes de hardware ................................................................................... 2-1Configuracin de hardware estilo GEN II ....................................................................... 2-1

Armario de entrada de potencia ............................................................................... 2-2Seccin Ventiladores ................................................................................................ 2-2Armario del transformador ....................................................................................... 2-3Armario(s) de celdas ................................................................................................ 2-4Especificaciones de las celdas GEN II ..................................................................... 2-5Armario de potencia de salida/ Armario de control .................................................. 2-9

Configuracin de hardware estilo GEN III .................................................................... 2-10Seccin del transformador ..................................................................................... 2-12Seccin de I/O (Entrada/Salida) del cliente ........................................................... 2-15Secciones de Celdas y de Control (especificaciones de las celdas GEN III) .......... 2-16Opcin de bypass de celdas ................................................................................... 2-19

Sistema de control de celdas .......................................................................................... 2-19Sistema de control maestro de celdas ............................................................................ 2-21Circuito de potencia ...................................................................................................... 2-25

Monitoreo de calidad de la potencia de entrada ...................................................... 2-26

Captulo 3: La interfaz del teclado y el display ....................................................................... 3-1Introduccin .................................................................................................................... 3-1El teclado ........................................................................................................................ 3-1

Tecla de reinicializacin despus de falla e indicador LED ...................................... 3-2Tecla Automtica ...................................................................................................... 3-3

902232: Versin 3.0

Perfect Harmony - Puesta en marcha y temas avanzadosTabla de contenidos

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Tecla de parada manual............................................................................................ 3-4Tecla de arranque manual ......................................................................................... 3-4Las teclas de 0 a 9 .................................................................................................... 3-4La tecla Enter/Cancel (Ingresar/Cancelar) ................................................................ 3-7Teclas de funcin Shift (Maysculas) ...................................................................... 3-8Teclas de flechas ....................................................................................................... 3-9Indicadores de diagnstico .................................................................................... 3-13El display ............................................................................................................... 3-14

Descripciones de mens ................................................................................................ 3-18Opciones del men motor (1) ................................................................................. 3-21Opciones del men del controlador (2) ................................................................... 3-25Opciones del men de estabilidad (3) .................................................................... 3-34Opciones del men automtico (4) ........................................................................ 3-41Opciones del men principal (5) ........................................................................... 3-51Opciones del men de control de registro (6) ......................................................... 3-54Opciones del men de proteccin (7) .................................................................... 3-56Opciones del men medidor (8) ............................................................................ 3-59Opciones del men de comunicaciones (9) ............................................................ 3-63

Captulo 4: Procedimiento de puesta en marcha ..................................................................... 4-1Introduccin .................................................................................................................... 4-1Inspeccin visual antes de energizar ................................................................................ 4-1Ensayo del circuito de potencia, de la modulacin y del contactor de bypass .................. 4-4Ensayo del controlador en modo de prueba en bucle abierto (Open Loop Test Mode) sin motor ............................................................................................................................... 4-5Ensayo del controlador en modo de prueba en bucle abierto con motor conectado ......... 4-8Ensayo del controlador en modo de control del vector de bucle abierto con motor conectado ...................................................................................................................... 4-10Ensayo del controlador en el modo control para motores sincrnicos ........................... 4-17

Ajuste de los 3 PCI (reguladores de SCR) .............................................................. 4-18Prueba de la conexin del 3PCI al VFB .................................................................. 4-21Ensayo del controlador con motor sincrnico ......................................................... 4-22

Ajuste del controlador ................................................................................................... 4-24Ajuste automtico .................................................................................................. 4-25Carga en rotacin ................................................................................................... 4-26Mens de aplicacin .............................................................................................. 4-27

Procedimiento para transferencia sincrnica (si corresponde) ..................................... 4-27Ajuste del filtro de salida (si corresponde) .................................................................. 4-28

Ajuste de las ganancias de regulador de corriente con los filtros de salida ............ 4-29

Tabla de contenidos

iv 902232: Versin 3.0


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Verificacin de las conexiones del transformador de corriente del filtro ............... 4-30Determinacin de la resistencia del estator en aplicaciones con cables de gran longitud

4-31Ajuste del codificador (Encoder)(si corresponde) ........................................................ 4-31

Verificacin del funcionamiento del codificador .................................................... 4-31Verificacin del monitoreo de la entrada ....................................................................... 4-32

Captulo 5: Temas de aplicacin y operacin ........................................................................... 5-1Introduccin .................................................................................................................... 5-1Operacin de transferencia sincrnica .............................................................................. 5-1

Introduccin ............................................................................................................. 5-1Configuracin de la transferencia y fallas que pueden producirse ........................... 5-1Transferencia ascendente ......................................................................................... 5-1Transferencia descendente ....................................................................................... 5-3Transferencia sincrnica con varios motores y un PLC ............................................ 5-5La interfaz del PLC ................................................................................................... 5-7Transferencia ascendente (de lnea al control del VFD) ........................................ 5-8Transferencia descendente (de lnea al control del VFD) ...................................... 5-9Seales requeridas .................................................................................................. 5-11Descripcin de parmetros adicionales .................................................................. 5-11

Operacin con carga en rotacin .................................................................................. 5-12I/O del usuario ............................................................................................................... 5-13

Introduccin ........................................................................................................... 5-13Ajustes del acoplador Wago para MODBUS .......................................................... 5-15Men I/O externa (2800) ....................................................................................... 5-16I/O digital ............................................................................................................... 5-17Men de salida analgica (4660) ........................................................................... 5-17Men de entrada analgica (4090) ......................................................................... 5-18

Sistemas de coordenadas de seales para el control del motor ...................................... 5-19Sistema de coordenadas .......................................................................................... 5-19Polaridades de las seales ...................................................................................... 5-20

Bypass mecnico ........................................................................................................... 5-20Derivacin rpida .......................................................................................................... 5-21Desplazamiento del punto neutro durante un bypass .................................................... 5-22Monitoreo de potencia .................................................................................................. 5-27Frenada con frecuencia dual ......................................................................................... 5-27

Introduccin a la frenada con frecuencia dual ........................................................ 5-27Operacin ............................................................................................................... 5-28

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Configuracin de parmetros para la frenada con frecuencia dual .......................... 5-30Limitaciones ........................................................................................................... 5-31

Dispositivo para ahorro de energa ............................................................................... 5-31Proteccin contra sobrecarga trmica del motor ........................................................... 5-32Disponibilidad de procesos: la ventaja de Perfect Harmony ........................................ 5-34

Qu es ProToPS? .................................................................................................. 5-34Cmo funciona ProToPS? ..................................................................................... 5-35Implementacin de ProToPS ................................................................................. 5-35La ventaja de ProToPS ........................................................................................... 5-35

Controlador del PID ...................................................................................................... 5-36Disminucin de la velocidad ......................................................................................... 5-36Verificacin de excesiva proteccin de prdidas del controlador ................................. 5-37Constante de proteccin del transformador para proteccin en un ciclo ........................ 5-38Efecto de la compensacin por deslizamiento en la velocidad del motor con control NXG

5-38Clculo de las resistencias del atenuador de tensin ..................................................... 5-40

Clculo de la resistencia ......................................................................................... 5-40Tensiones soportadas por el software ..................................................................... 5-41

Captulo 6: Teora ..................................................................................................................... 6-1Introduccin .................................................................................................................... 6-1El circuito de potencia .................................................................................................... 6-1El sistema de control ....................................................................................................... 6-8Los modos de control .................................................................................................... 6-11

Control del vector de bucle abierto (OLVC, por su sigla en ingls) ........................ 6-12Modo de prueba en bucle abierto (OLTM, por su sigla en ingls) .......................... 6-13Control para motor sincrnico (SMC) .................................................................... 6-13Control de Voltios/Hertz (V/Hz) ............................................................................. 6-14Control de bucle cerrado (CLVC o CSMC, por su sigla en ingls) ......................... 6-15

Monitoreo y proteccin del lado de entrada ................................................................. 6-15Limitador del momento de torsin de la salida del controlador ..................................... 6-17

Vuelta al estado anterior por baja tensin de entrada ............................................ 6-17Vuelta al estado anterior por entrada monofsica ................................................... 6-17Vuelta al estado anterior por calentamiento del transformador ............................... 6-18Lmite de momento de torsin del men ................................................................ 6-18Regeneracin ......................................................................................................... 6-18Lmite del debilitamiento de campo ....................................................................... 6-18Sobrecarga de la corriente de celda ........................................................................ 6-19

Tabla de contenidos

vi 902232: Versin 3.0


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Proteccin en un ciclo ...................................................................................................6-19Resumen .................................................................................................................6-19Implementacin ......................................................................................................6-19Modelo del transformador .....................................................................................6-20Temporizador integral ............................................................................................6-21

Prdidas excesivas del controlador ...............................................................................6-21Resumen .................................................................................................................6-21Implementacin ......................................................................................................6-21Curva de tiempo inverso ........................................................................................6-21Umbral interno ....................................................................................................... 6-22

Captulo 7: Solucin de problemas y mantenimiento.............................................................. 7-1Introduccin .................................................................................................................... 7-1Fallas y alarmas ............................................................................................................... 7-1Fallas y alarmas del controlador .................................................................................... 7-3Fallas/alarmas de las celdas ........................................................................................... 7-30

Localizacin de fallas generales en el circuito de potencia y las celdas .................. 7-38Localizacin de fallas por sobretemperatura de las celdas ...................................... 7-39Localizacin de fallas por baja tensin ................................................................... 7-39Localizacin de fallas de comunicacin y enlace de celdas .................................... 7-40Resmenes de los indicadores de estado para las tarjetas de bypass mecnico de tensin media ......................................................................................................... 7-40

Fallas y alarmas del usuario ........................................................................................... 7-41Condiciones de salida inesperadas ................................................................................. 7-41Proteccin de entrada del controlador ........................................................................... 7-43

Proteccin en un ciclo (o Deteccin de corriente reactiva de entrada excesiva) ... 7-43Prdidas excesivas del controlador ........................................................................ 7-44Sobretemperatura y prdida de enfriamiento del transformador ............................. 7-44

Memoria Flash Disk alterada ......................................................................................... 7-45Probador porttil de celdas Harmony............................................................................ 7-45Cmo retirar las celdas de potencia .............................................................................. 7-47Inspeccin a los seis meses ............................................................................................ 7-49Reemplazo de piezas ..................................................................................................... 7-50

Captulo 8: Programacin del sistema ..................................................................................... 8-1Introduccin .................................................................................................................... 8-1Terminologa del programa de sistema ............................................................................. 8-1Proceso de desarrollo del SOP ........................................................................................ 8-3

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Visin general del proceso de compilacin .................................................................... 8-3Herramientas de software ............................................................................................... 8-5Archivo fuente de entrada ............................................................................................... 8-5

Identificacin del tipo de sistema ............................................................................ 8-6Operadores y prioridad ............................................................................................ 8-8Formato de la instruccin (SOP) ............................................................................. 8-10Indicadores de entrada ........................................................................................... 8-12Indicadores de salida .............................................................................................. 8-13Cmo redefinir los nombres de los indicadores ..................................................... 8-15Interpretacin del SOP ........................................................................................... 8-15Sincronizacin SOP ............................................................................................... 8-15Traduccin de lgica de escalera ........................................................................... 8-16Comparadores ........................................................................................................ 8-17Entradas analgicas ................................................................................................ 8-17

Ejecucin del software de compilacin ........................................................................ 8-18Operacin del compilador ............................................................................................. 8-19Archivo hexadecimal de salida ..................................................................................... 8-20Descarga de un programa de sistema (archivo hexadecimal) ......................................... 8-20

Mtodo de carga/descarga de Siemens SOP Utility ......................................... 8-20Mtodo emulacin de terminal .............................................................................. 8-22Terminacin ............................................................................................................ 8-23

Carga de un programa de sistema (archivo hexadecimal) .............................................. 8-27Inversin de compilacin .............................................................................................. 8-28Archivo fuente/hex combinado ...................................................................................... 8-31

Apndice A: Capacidades de desempeo ................................................................................ A-1Caractersticas generales ................................................................................................ A-1Control de velocidad y momento de torsin .................................................................. A-1Momento de torsin de arranque .................................................................................... A-2Caractersticas de la tensin y corriente de salida .......................................................... A-3

Tensin de salida ..................................................................................................... A-3Corriente de salida .................................................................................................. A-4

Consideraciones sobre el transformador de salida del controlador.................................. A-4

Capacidad de tensin ..................................................................................................... A-4Con todas las celdas en operacin ........................................................................... A-4Luego del bypass de celdas ..................................................................................... A-5Durante la transferencia sincrnica con el bypass de celdas................................... A-5Ejemplo de clculo de la capacidad de tensin de salida del controlador ................ A-5

Tabla de contenidos

viii 902232: Versin 3.0


ix

Apndice b: Lista de partes de repuesto sugerida .................................................................. b-1

Apndice C: Planos del sistema de control ............................................................................. C-1

Apndice D: Indicadores e interruptores ................................................................................ D-1Introduccin ................................................................................................................... D-1Modelo de archivo DRCTRY.NGN ............................................................................... D-1

Apndice E: Registro histrico ................................................................................................. E-1

Registro histrico ............................................................................................................ E-1

NOTAS ...................................................................................................................................... N-1

Formulario para comentarios del lector ................................................................................. R-1

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Tabla de contenidos

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Perfect Harmony - Puesta en marcha y temas avanzados Precauciones y advertencias de seguridad

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Precauciones y advertencias de seguridad

Los controladores Perfect Harmony estn diseados con un considerable nivel de atencin en lo que respecta a seguridad personal. Sin embargo, como sucede con cualquier pieza de equipo de alta potencia, existen numerosas conexiones internas que presentan tensiones potencialmente letales. Asimismo, algunos componentes internos presentan temperaturas muy elevadas al tacto. Respete las advertencias que siguen cuando trabaje con el sistema Perfect Harmony o cerca de l.

Peligro - Riesgo elctrico!

Siempre siga los procedimientos apropiados de bloqueo y colocacin de rtulos antes de comenzar a realizar cualquier trabajo de mantenimiento o solucin de problemas en el controlador.

Nunca toque ningn componente dentro de los armarios Perfect Harmony (excepto el armario de control), hasta verificar que no est caliente o energizado.

Siempre siga las precauciones estndares de seguridad y los cdigos locales durante la instalacin de las conexiones exteriores. Se debe mantener una separacin de proteccin entre el conexionado con extra baja tensin (ELV) y cualquier otro tipo de conexionado, segn se especifica en el estndar de seguridad CE.

Nunca suponga que al apagar la desconexin de la entrada eliminar toda la tensin de los componentes internos. La tensin sigue presente en las terminales de la desconexin de entrada.

Asimismo, podran existir tensiones presentes aplicadas desde otras fuentes externas.

Siempre trabaje con una mano, use zapatos de seguridad aislados o de caucho y gafas de seguridad. Asimismo, siempre trabaje con otra persona presente.

Utilice solamente instrumentos (por ej., medidores, osciloscopios, etc.) previstos para mediciones de alta tensin (es decir, que cuenten con aislamiento interno, y no mediante el aislamiento de la puesta a tierra del bastidor del instrumento). Nunca retire la puesta a tierra del instrumento. Nunca retire las pantallas de seguridad (marcados con un cartel de ALTA TENSIN) ni intente medir puntos por debajo de las pantallas.

Siempre tenga extrema precaucin al manipular o medir componentes que se encuentran dentro del armario. Tenga la precaucin de evitar que las puntas de prueba del medidor se toquen entre s o tengan contacto con otras terminales.

Las tensiones riesgosas pueden permanecer dentro de los armarios del Perfect Harmony, inclusive cuando el interruptor seccionador se encuentra abierto (desconectado) y la fuente de energa permanece cerrada. Nunca haga funcionar el controlador con las puertas del armario abiertas. La nica excepcin es el armario de control que contiene tensiones extra bajas (ELV).

Slo personal calificado debe instalar, operar, solucionar problemas y realizar las tareas de mantenimiento de este controlador. Una persona calificada es aquella que se encuentra familiarizada con la construccin y operacin de este equipo y con los riesgos involucrados.

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Perfect Harmony - Puesta en marcha y temas avanzadosPrecauciones y advertencias de seguridad

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Advertencia!

Nunca desconecte la potencia de control mientras la tensin media se encuentra energizada. Esto podra causar sobrecalentamiento severo del sistema y/o dao a las celdas.

Nunca almacene material inflamable dentro, sobre o cerca del armario del controlador. Esto incluye planos del equipo y manuales.

Siempre asegrese de usar un camin de plataforma plana para transportar el sistema de control Perfect Harmony. Antes de descargar, verifique que la plataforma de concreto se encuentre nivelada para su almacenamiento y posicionamiento permanente.

Siempre confirme la capacidad apropiada de tonelaje que poseen las gras, los cables y ganchos, cuando levante el sistema de control. Dejar caer el armario o bajarlo con brusquedad y rapidez podra daar la unidad.

Nunca utilice elevadores de horquilla para levantar armarios que no estn equipados con tubos de elevacin. Asegrese de que los dientes del elevador de horquilla levanten los tubos adecuadamente y de que tengan la longitud apropiada.

Siempre cumpla con los cdigos locales y los requerimientos para la eliminacin de componentes defectuosos, de ser necesario (por ejemplo, batera de la CPU, capacitores, etc.).

Durante la operacin, el nivel nominal de presin de sonido medido podra exceder los 70 dB, a una distancia de 1 metro del controlador

Equipo sensible a descargas electrostticas (ESD)!

Siempre est atento a las descargas electrostticas (ESD) cuando trabaje cerca o en contacto con componentes internos del armario Perfect Harmony. Las tarjetas impresas del circuito contienen componentes que son sensibles a la electricidad esttica. La manipulacin y el mantenimiento de los componentes sensibles a ESD deben realizarlos personal calificado y nicamente despus de leer y comprender las tcnicas apropiadas para ESD. Se deben respetar las siguientes pautas acerca de ESD. Seguir estas normas reduce considerablemente la posibilidad de daos por ESD a los componentes de la tarjeta de la PC.

Asegrese de que toda persona que manipule las tarjetas de circuitos impresos Perfect Harmony use una correa esttica con puesta a tierra adecuada. La correa de mueca debe estar conectada a tierra mediante una resistencia de 1 megaohm. Los equipos de puesta a tierra se encuentran disponibles comercialmente en la mayora de los comercios mayoristas de artculos electrnicos.

La concentracin de carga esttica se puede eliminar de un objeto conductivo ponindolo en contacto con una pieza de metal puesta a tierra.

Siempre transporte el equipo sensible a la esttica en bolsas antiestticas.

Al manipular una tarjeta de PC, siempre sostngala por los bordes.

No deslice las tarjetas de circuitos impresos por ninguna superficie (por ej., una mesa o banco de trabajo). De ser posible, efecte el mantenimiento de la PCB en una estacin de trabajo que cuente con una cubierta conductiva, puesta a tierra por medio de una resistencia de 1 megaohm. Si no tuviera disponible una tapa conductiva para la parte superior de la mesa, un excelente sustituto podra ser una placa limpia de acero o aluminio.

Evite el plstico, el Styrofoam, el vinilo y otros materiales no conductivos. Estos son excelentes generadores de esttica y no eliminan su carga con facilidad.

Siempre utilice hierro de soldar con una punta conectada a tierra. Asimismo, use un mbolo metlico al vaco o una trenza de cobre para desoldar.

Al devolver los componentes a Siemens, siempre use empaque antiesttico. Esto limita cualquier dao posterior a los componentes causado por ESD.

A lo largo de este manual se describen precauciones y advertencias de seguridad adicionales. Es preciso respetar estos mensajes importantes para reducir los riesgos de lesiones personales o daos a los equipos.

Precauciones y advertencias de seguridad

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Perfect Harmony - Puesta en marcha y temas avanzados Acerca de este manual

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Acerca de este manualSeparacin de los manualesEste manual es un componente de una serie de manuales diseados para el uso con los controladores de velocidad ajustable de motores de CA, serie Perfect Harmony. Cada parte de esta serie se destina al uso del personal con funciones laborales y capacidades altamente calificadas. Los manuales de esta serie se detallan a continuacin:

Manual de instalacin (nmero de manual 902231)

Manual del usuario de Perfect Harmony enfriado por aire (nmero de manual 902233)

Manual de Puesta en Marcha y Temas Avanzados (nmero de manual 902232)

El Manual de instalacin proporciona una breve perspectiva general del producto que incluye una visin general del hardware y temas relevantes sobre seguridad. Los pasos que conducen a la instalacin del controlador, y la incluyen, se explican en detalle en este manual.

El Manual del usuario es para uso de los operadores del controlador. El Manual del usuario contiene una breve perspectiva general que incluye una visin general del hardware de los componentes externos del controlador y precauciones bsicas de seguridad. La interfaz del teclado y el display se explican en detalle. Se presenta un listado de parmetros para su uso como referencia. Asimismo, esta seccin proporciona un apartado de solucin de problemas y mantenimiento para ayudar al operador a diagnosticar y corregir cualquier problema potencial que pudiera surgir y a reducir el potencial de problemas futuros, por medio de inspecciones y mantenimiento regular.

El Manual de puesta en marcha y temas avanzados presenta los aspectos ms tcnicos del ajuste, la configuracin y la operacin del controlador. Este manual incluye descripciones detalladas de todos los parmetros, funciones y lista de seleccin de los tems del men. Del mismo modo, se incluyen procedimientos de configuracin de software y puesta en marcha. Se describen temas avanzados tales como la teora de operacin, especificaciones tcnicas, programacin del sistema, operacin del software de compilacin e inversin de compilacin, carga y descarga de funciones y otros temas de aplicacin y operacin.

Todos los manuales de esta serie contienen un glosario de trminos, una lista de abreviaturas de uso comn y otras herramientas de referencia. Asimismo, se proporciona un formulario para comentarios del lector. Complete estos formularios y envelos a nuestras oficinas. Revisar sus comentarios nos permitir continuar superando sus expectativas y proveer documentacin de los productos que sea completa, efectiva y fcil de usar.

Herramientas de referenciaSe han dado numerosos pasos para promover el uso de este manual como herramienta de referencia. Las herramientas de referencia incluyen lo siguiente:

una minuciosa tabla de contenidos para localizar secciones o sub secciones en particular;

solapas con el nmero de captulo en los mrgenes externos, para la localizacin sencilla de los captulos;

se han aplicado diferentes estilos de texto para distinguir fcilmente los captulos, secciones, sub secciones, texto normal, nombres de parmetros, indicadores y variables de software y puntos de prueba;

un ndice exhaustivo con referencias especiales para la localizacin de ilustraciones y tablas.

Si tiene comentarios o sugerencias para mejorar la organizacin o incrementar la utilidad de este manual, complete el formulario para comentarios del lector que encontrar al final del manual y envenoslo.

902232: Versin 3.0

Perfect Harmony - Puesta en marcha y temas avanzadosAcerca de este manual

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Convenciones usadas en este manualEn este manual se utilizan las siguientes convenciones:

Este manual est destinado al uso de la lnea de productos Perfect Harmony, con la identificacin CE.

Los trminos Perfect Harmony, VFD, controlador de frecuencia variable, y controlador se utilizan de manera intercambiable a lo largo de este manual.

Nota: Los conos con la ilustracin de la mano en el margen izquierdo de la hoja alertan al lector acerca de informacin operativa o de aplicacin importante, que podra tener relevancia especial. El texto asociado se encuentra en recuadro para incrementar la visibilidad.

Atencin! Los conos de atencin en el margen izquierdo alertan a los lectores acerca de precauciones importantes de seguridad y operaciones.

Estas notas advierten a los lectores acerca de problemas potenciales que podran causar daos al equipo o lesiones personales. El texto asociado se encuentra en recuadro para incrementar la visibilidad.

Precaucin - Riesgo elctrico! Los conos de riesgo elctrico en el margen externo alertan a los lectores acerca de precauciones importantes de seguridad y operacin. Estas notas advierten al lector acerca de tensiones peligrosas, riesgos potenciales de seguridad o riesgos de descarga elctrica que podran ser mortales. El texto asociado se encuentra en recuadro para incrementar la visibilidad.

Advertencia de ESD! Estos conos en el margen izquierdo alertan a los lectores acerca de dispositivos sensibles a la esttica. Antes de realizar cualquier procedimiento o de manipular el equipo, es preciso tomar las debidas precauciones contra descargas electrostticas.

Se resaltan los nmeros de los captulos en los mrgenes externos para facilitar la referencia (ver margen).

Se muestran las denominaciones de los puntos de prueba y de los bloques de terminales en letra mayscula, negrita, fuente Arial (por ej., Tb1A).

El smbolo se usa para marcar el final de un captulo.

Acerca de este manual

xiv 902232: Versin 3.0

Perfect Harmony - Puesta en marcha y temas avanzados Introduccin

1-1

1Introduccin1.1 Introduccin a Perfect HarmonyPerfect Harmony es una serie de controladores de frecuencia variable de motores de CA, con modulacin de duracin de impulso, diseados y fabricados por Siemens. El sistema de controlador Perfect Harmony abarca los siguientes temas en cuanto a calidad de potencia: proporcionar potencia limpia de entrada, proporcionar un alto factor de potencia y proporcionar salida de onda sinusoidal casi perfecta.

1.1.1 Potencia limpia de entrada

La serie de controladores Perfect Harmony cumple con los requerimientos IEEE 519 1992 ms estrictos para tensin y distorsin armnica de corriente, inclusive si la capacidad de fuente no supera la caracterstica nominal del controlador. Esta serie de controladores protege a otros equipos en lnea (computadoras, telfonos y balastos de iluminacin) de alteraciones armnicas. Perfect Harmony tambin evita interferencias con otros controladores de velocidad variable. La potencia limpia de entrada elimina la necesidad de anlisis armnicas y de resonancia que insumen mucho tiempo y filtros de armnicas costosas. La Figura 1-1 ilustra formas de onda de entrada para controladores tpicos de 6 impulsos, 12 impulsos y de la serie Perfect Harmony.

Figure 1-1. Comparacin de las formas de onda de distorsin armnica (de 6 impulsos, 12 impulsos y Perfect Harmony)

La distorsin armnica total de la corriente de la fuente es 25% para 6 impulsos, 8,8% para 12 impulsos y 0,8% para la serie de controladores Perfect Harmony. Las distorsiones de tensin correspondientes con una impedancia tpica de fuente son de 10%, 5,9% y 1,2%, respectivamente.

Nota: Las comparaciones anteriores se efectuaron usando un controlador de la fuente de corriente tpico de 1.000 hp (modos de 6 impulsos y 12 impulsos) y un controlador serie Perfect Harmony, que operaba desde una fuente de impedancia de 1100 kVA, 5,75%.

CAPITULO

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Perfect Harmony - Puesta en marcha y temas avanzadosIntroduccin

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1.1.2 Alto factor de potencia y corrientes de entrada de onda sinusoidal casi perfecta

El factor de potencia es una medida de la fraccin de corriente que produce potencia real a la carga. Por lo general, el factor de potencia se presenta como un porcentaje. Un VFD con un alto factor de potencia (por ej., 95%) hace mucho mejor uso de su demanda de corriente de la lnea de entrada, al producir potencia real para el motor, que un VFD con un bajo factor de potencia (por ej., 30%). Los VFD que poseen bajo factor de potencia de operacin, a menudo, generan corrientes con forma de onda cuadrada. Esto puede producir armnicas y otros problemas asociados con la resonancia.

La serie Perfect Harmony produce corrientes de entrada de onda sinusoidal casi perfecta, que exceden el 95% en todo el rango de velocidad, sin el uso de capacitores de correccin del factor de potencia externo. Esto elimina las penalidades de la lnea de servicio en cuanto a factor de potencia y cargas de demanda y mejora la regulacin de tensin. Asimismo, los alimentadores, disyuntores y transformadores no se sobrecargan con potencia reactiva. Las aplicaciones a baja velocidad se benefician especficamente a partir de la serie Perfect Harmony, porque se mantiene un factor de potencia estable y alto en todo el rango de velocidad, con el uso de motores de induccin. La Figura 1-2 compara grficos de factor de potencia en relacin con la velocidad en porcentaje para la serie Perfect Harmony y para un controlador de SCR tpico por fases.

Figura 1 -2. Comparacin entre un controlador Perfect Harmony y un controlador SCR tpico por fases

Introduccin

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1-3

1

1.1.3 Tensiones de salida de onda sinusoidal casi perfecta

El diseo de la serie Perfect Harmony de controladores de frecuencia variable de por s provee una salida de onda sinusoidal sin el uso de filtros externos de salida. Esto significa que el controlador produce una forma de onda de tensin de salida con baja distorsin que no genera ruido de motor apreciable. Asimismo, no existe la necesidad de reducir los motores (el controlador se puede aplicar a motores nuevos o ya existentes con un factor de servicio de 1.0). En realidad, los controladores Perfect Harmony eliminan las armnicas inducidas por VFD que causan el calentamiento del motor. De manera similar, las pulsaciones del momento de torsin inducidas por VFD se eliminan (inclusive a bajas velocidades) y, de ese modo, reducen el esfuerzo mecnico del equipo. Tambin se minimizan el esfuerzo de tensin en modo Comn y el esfuerzo dV/dt. La Figura 1-3 ilustra un grfico tpico de la corriente de salida de un controlador Perfect Harmony.

Figura 1-3. Forma de onda sinusoidal casi perfecta de la corriente de salida de un controlador Perfect Harmony

1.2 Visin general del hardwareLas configuraciones del armario de los controladores Perfect Harmony varan segn la potencia en HP del controlador, el nmero y el tipo de celdas y otros factores. Sin embargo, las configuraciones del armario, por lo general, se pueden dividir en dos categoras amplias:

Estilo GEN II (armario mltiple) (mostrado en la Figura 1-4).

Estilo GEN III (mostrado en la Figura 1-5).

Figura 1 -4. Alineacin tpica de los VFD Perfect Harmony GEN II

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Figura 1-5. VFD Perfect Harmony GEN III tpicos de 4.160V (izquierda) y de 6.600V (derecha)

Estos dos estilos se describen en el captulo 2: Componentes de hardware

1.3 Visin general de las caractersticasLas caractersticas adicionales del controlador Perfect Harmony incluyen lo siguiente:

ventiladores de enfriamiento redundantes;alto rendimiento;confiabilidad;construccin modular;

supresores de sobretensiones transitorias;conexionado de control con fibra ptica;

proteccin para arranque suave;

operacin multi motor;

operacin libre de disparos;

modos multi operativos;recorrido de las subtensiones;reinicio con carga en rotacin;

bypass de celda transparente;interfaz con la herramienta del PC;chequeo de la celda de energa;puerto serial;capacidades de micro PLC;teclado y visualizacin de mensaje en ingls;

diagnsticos en lnea;

mdulo de display digital;

diagnstico anticipado;

operacin en lnea mientras se efectan ajustes;

comunicaciones estndar de la industria;frenada con frecuencia dual;auto ajuste;monitoreo de entrada;

Introduccin

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1-5

1

1.4 EspecificacionesLa Tabla 1-11-1 detalla las especificaciones elctricas y mecnicas comunes para todos los sistemas estndares Perfect Harmony. Tenga presente que las especificaciones Perfect Harmony pueden sufrir modificaciones sin previo aviso.

Tabla1-1.EspecificacionescomunesparalossistemasestndaresPerfectHarmony

tem DescripcinRango de HP GEN II: Hasta 4.000 hp a 7.200V

GEN III: Hasta 3.000 hp a 6.300V Hasta 3.000 hp a 6.300VHasta 3.000 hp a 6.300VTensiones de lnea de entrada 2,4 kV; 3,0 kV; 3,3 kV; 3,4 kV; 4,16 kV; 4,8 kV; 6,0 kV; 6,6 kV; 6,9 kV,

7,2 kV; 8,4 kV; 10,0 kV; 11,0 kV; 12,0 kV; 12,5 kV; 13,2 kV; 13,8 kV

y 22 kV. Tolerancia de tensin de entrada

+10%, -5% de 3 fases nominal a la salida indicada (el controlador activar la alarma a +10%)

Factor de potencia de entrada 0,95 sobre 10% de cargaTensiones de lnea de salida 2,4 kV; 3,0 kV; 3,3 kV; 3,4 kV; 4,16 kV; 4,8 kV; 6,0 kV; 6,6 kV; 6,9 kV

y 7,2 kV.Variacin de frecuencia de salida

0,5%

Rango de velocidad 0,5-330 Hz (dependiente del motor) Capacidad de sobrecarga Funcin del tipo de celda instalada. Rango de tiempo de aceleracin / desaceleracin

0,5-3.200 seg. (dependiente de la carga)

Momento de torsin de salida 15-139 Hz momento nominal; 3-14 Hz y 140-330 Hz momento reducido.Armario NEMA 1 ventilado, IP31Temperatura ambiente 0 - 4 0 CHumedad 95% sin condensacinAltura Hasta 3.300 pies. Despus de los 3.300 pies, requiere reduccin de

potencia. Contaminacin por polvo

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Introduccin

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Perfect Harmony - Puesta en marcha y temas avanzados Componentes de hardware

2-1

2

Componentes de hardware2.1 Configuracin de hardware estilo GEN IILa Figura 2-1 ilustra la alineacin tpica estilo GEN II, en el cual cada VFD, por lo general, consta de seis armarios. Estos armarios son:

el armario de la potencia de entrada,

el armario del transformador/ventilador,

el/los armario(s) de celdas,

el armario de la potencia de salida,

el armario de control.

Figura 2 -1. Alineacin tpica de los VFD Perfect Harmony GEN II (vista superior y frontal)

Estos armarios se describen en las secciones que aparecen a continuacin.

CAPITULO

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Perfect Harmony - Puesta en marcha y temas avanzadosComponentes de hardware

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2.1.1 Armario de entrada de potencia

El armario de potencia de entrada alberga las terminales de los cables de potencia de entrada para el controlador. En la Figura 2-2, se muestra una vista lateral de este armario.

Figura 2-2. Armario tpico de potencia de entrada (vista frontal, sin puerta y lateral)

2.1.2 Seccin Ventiladores

La seccin ventiladores contiene el ventilador de enfriamiento y el motor asociado. Esta seccin est ubicada sobre el armario del transformador, segn lo indica la Figura 2-3. El aire ambiente de la habitacin ingresa al armario o armarios de celdas a travs de la rejilla de la toma de aire. El aire pasa por las celdas para enfriarlas, luego pasa a travs del transformador (en el armario del transformador) y finalmente se dirige a la seccin ventiladores, por donde sale a travs de la parte superior del armario.

Nota: Durante la operacin, el nivel nominal de presin de sonido medido podra exceder los 70 dB, a una distancia de 1 metro del controlador.

Componentes de hardware

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2-3

2

2.1.3 Armario del transformador

El armario del transformador alberga el transformador de entrada para corrimiento de fase y supresin de sobretensiones transitorias, que provee tensiones trifsicas a las celdas de salida (vea la Figura 2.3). El secundario del transformador contiene puntos de conexin para los diferentes cables de entrada de las celdas (vea las figuras 2-3 y 2-4). Este armario tambin provee la supresin de sobretensiones transitorias.

Figura 2-3. Armarios tpicos del ventilador y del transformador (vista frontal y lateral)

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2.1.4 Armario(s) de celdas

El armario de celdas (ilustrado en la Figura 2-4) alberga entre 3 y 6 celdas por fase de salida (es posible que incluya una opcin de celda redundante). La tensin de cada fase de salida es la suma de las series de las tensiones de las celdas horizontales. Es posible desconectar y retirar cada celda del armario si desconecta la potencia de entrada trifsica, las dos conexiones de salida, el cable de fibra ptica y un buln de sujecin. Todas las celdas son elctrica y mecnicamente idnticas, por lo cual es posible intercambiarlas. Cada celda contiene sus propias tarjetas de celdas, que se comunican con el sistema por medio de un enlace aislado, mediante el uso de cables de fibra ptica.

Figura 2-4. Armario de celdas tpico (vista frontal sin puertas)


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2.1.5 Especificaciones de la celda GEN II

El sistema de controlador de CA de Gen II Perfect Harmony de Siemens se ofrece en 3 tamaos bsicos de celdas de 460 VCA y 3 bsicos de 690 VCA (valores nominales de corriente), agrupados para proveer tensiones operativas de salida de 2.400 VCA (tres celdas de 460 VCA en serie), 3.300 VCA (cuatro celdas de 460 VCA en serie), 4.160 VCA (cinco celdas de 460 VCA en serie) o 4.800 VCA (seis celdas de 460 VCA en serie). Las tablas 2-1, 2-2 y 2-3, a continuacin, describen las especificaciones bsicas, asociadas con todas las combinaciones de celdas de 460 VCA.

El sistema Gen II Perfect Harmony tambin se encuentra disponible con tres tamaos adicionales (690 VCA) de celdas, para aplicaciones de tensin ms elevada. Estas celdas de alta tensin se agrupan para proporcionar tensiones operativas de 6.000 VCA (5 celdas en una serie, 15 en total) y 7.200 VCA (6 celdas en una serie, 18 en total). Dirjase a las tablas 2-5 y 2-6 para conocer las especificaciones de las celdas de 6.000 VCA y 7.200 VCA.

Nota: Los valores nominales de corriente de salida son una funcin del tamao de la celda seleccionada. Los valores nominales de corriente de entrada son una funcin del tamao del transformador asociado con cada valor nominal de potencia en HP. Tenga en cuenta que todas las especificaciones estn sujetas a cambios sin previo aviso.

Las celdas de salida individual estn ubicadas en el armario de celdas. Todas las celdas son elctrica y mecnicamente idnticas, por lo cual es posible intercambiarlas. Cada celda contiene sus propias tarjetas de control que se comunican con el sistema por medio de un enlace de fibra ptica. Este enlace es la nica conexin entre las celdas y el control maestro ubicado en el armario de control, por lo cual cada celda est completamente aislada del control principal.

Una fuente de alimentacin conmutada, ubicado en la tarjeta de control de la celda (dirjase a la Figura 2-5) le permite a la potencia de control derivarse desde las conexiones trifsicas individuales rectificadas del secundario del transformador. Esta fuente de alimentacin es completamente operativa entre 380 VDC y 800 VDC (celdas de 460 VCA) y entre 530 VDC y 1200 VDC (celdas de 690 VCA).

El armario de control contiene las tarjetas del PC, que proveen control central al sistema de controlador Harmony. Por seguridad, el armario de control se encuentra fsica y elctricamente aislado de la tensin media.

El control para cada una de las celdas de salida se provee mediante un enlace de comunicaciones de fibra ptica, entre el sistema de control maestro y la tarjeta de control de las celdas, ubicada dentro de cada celda de salida.

Las tablas que se encuentran a continuacin poseen informacin acerca de la longitud y el peso de numerosas configuraciones comunes de los controladores Perfect Harmony, basadas en una potencia de entrada de 60 Hz a las tensiones detalladas. Estas tablas tambin incluyen corrientes de entrada y salida, prdidas de calor, (en BTU/hora), requisitos mnimos de ventilacin (en pies cbicos por minuto [CFM] y litros por segundo [lps]) e informacin acerca del tamao de las celdas. La informacin de notas al pie de todas las tablas aparece al final de la Tabla 2-5.

Nota: Si las aplicaciones requieren una frecuencia de entrada de suministro de 50 Hz o tensiones que superen los 5 kV, es posible que se incrementen los tamaos y pesos.

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Tabla2-1.Especificaciones de la celda de 2.400 VCA: 9 celdas en total, 3 celdas (460 VCA) en serieEspecificacionesdelaceldade2.400VCA:9celdasentotal,3celdas(460VCA)enserieHp1 Amps

entrada2Amps salida3

Prdidas4 Ventilacin5 Longitud6 Peso7 Tamao8

1250 272 330 125.000 10.000 (4720) 210 11.400 4B

1750 381 440 180.000 10.000 (4720) 234 14.300 5C

2250 490 500 230.000 10.000 (4720) 234 17.200 5B




2000 317 330 200.000 10.000 (4720) 234 17.000 4B

2500 396 440 250.000 10.000 (4720) 270 18.000 5C

3000 476 500 300.000 10.000 (4720) 270 19.000 5B

Tabla2-3.Especificaciones de la celda de 4.160 VCA: 1 celdas en total, celdas (460 VCA) en serieEspecificacionesdelaceldade4.160VCA:1celdasentotal,celdas(460VCA)enserieHp1 Amps



2500 314 330 250.000 10.000 (4720) 270 19.200 4B

3000 377 440 300.000 10.000 (4720) 324 21.900 5C

3500 440 500 360.000 13.200 (6230) 324 24.500 5B




2500 272 330 250.000 10.000 (4720) 294 18.600 4B3500 381 440 350.000 13.200 (6230) 348 24.500 5C4000 436 500 400.000 13.200 (6230) 348 26.000 5B

Tabla2-.Especificacionesdelaceldade6.000VCA:1celdasentotal,celdas(690VCA)enserieHp1 Amps



2250 196 220 230.000 10.000 (4720) 258 22.000 3I

3000 261 300 300.000 10.000 (4720) 324 24.500 4I (300H)

4000 348 360 400.000 13.200 (6230) 324 28.500 360H

Tabla2-6.Especificacionesdelaceldade7.200VCA:18celdasentotal,6celdas(690VCA)enserieHp1 Amps



2500 198 220 230.000 10.000 (4720) 294 23.100 3I

3500 277 300 360.000 13.200 (6230) 348 28.500 4I (300H)

4000 317 360 400.000 13.200 (6230) 348 30.000 360H


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1. Los HP de la placa de caractersticas del motor pueden no exceder la potencia nominal en HP del controlador.2. La corriente nominal de entrada del controlador (en Amps) es la corriente nominal del transformador.3. La corriente nominal de entrada del controlador (en Amps) es la corriente mxima de la celda.4. Las prdidas se miden en BTU/hora y se basan en una prdida de 3 kW por 100 hp.5. Los requisitos mnimos de ventilacin se presentan en CFM (lps entre parntesis)

6. Representa la longitud mnima de la alineacin en pulgadas (centmetros entre parntesis), sujeta a cambios.

7. Representa el peso mnimo estimado de la alineacin en libras (kg entre parntesis), sujeto a cambios.

8. Los tamaos de celdas para cada hp se basan en motores con una eficiencia 95% y factor de potencia 85%.

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igura 2-5. Celda tpica de armario mltiple Harmony (vista frontal, lateral e inferior)

Nota: El LED de tensin de la barra colectora, que se menciona en la Figura 2-5, permanece iluminado hasta 50 VDC, como mnimo.


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2.1.6 Armario de potencia de salida/Armario de control

El armario de potencia de salida contiene las conexiones de salida del VFD al motor. El armario de potencia de salida (y el armario de control adjunto) se ilustra en la Figura 2-6. El armario de control contiene las tarjetas de control, los mdulos opcionales de entrada/salida y las conexiones de control del cliente.

Figura 2-6. Armarios tpicos de potencia de salida y de control (vista superior, frontal y lateral)

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2.2 Configuracin de hardware estilo GEN IIILa Figura 2-7 muestra una configuracin tpica estilo GEN III, en la cual cada VFD, por lo general, consta de un armario simple con secciones mltiples. Estas secciones, descriptas a continuacin, son:

seccin del transformador;

seccin de I/O (Entrada/Salida);

seccin de control;

seccin de celdas.


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Figura 2-7. VFD tpico estilo GEN III

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2.2.1 Seccin del transformador

La seccin del transformador del controlador de estilo GEN III Perfect Harmony contiene el transformador de la potencia de entrada. Los conductores de potencia de entrada ingresan al controlador a travs de esta seccin y, asimismo, los conductores de salida al motor, salen del controlador a travs de esta seccin. El conexionado de potencia de entrada y salida puede entrar y salir del controlador, tanto por la parte superior como por la parte inferior de esta seccin. Adems del transformador principal de potencia para corrimientos de fase de mltiples secundarios, la seccin del transformador contiene uno o ms ventiladores (en la parte superior del armario), que se utilizan para enfriar el controlador. Dirjase a la Figura 2-8. Los componentes principales de la seccin del Dirjase a la Figura 2-8. Los componentes principales de la seccin del transformador se ilustran en la Figura 2-9 y se describen en la Tabla 2-7.

Nota: El conexionado de entrada y salida ingresa al armario desde la parte superior o inferior de la seccin del transformador.

Figura 2-8. Seccin de potencia (tpica) de un controlador de estilo GEN III Perfect Harmony


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Tabla 2-7. Conexiones en el sitio de instalacin y componentes principales de la seccin del transformador

tem Descripcin

L1, L2, L3 Terminales de potencia de entrada

T1, T2, T3 Terminales de potencia de salida

Tl Transformador de potencia para corrimiento de fases de mltiples secundarios

T5 Transformador de potencia de control

F24-F35 Fusibles de control

F21,F22 Fusibles del ventilador

F4,F5 Fusibles

BM1-BM5 Arrancadores de los ventiladores

CDS1 Disyuntor de la energa de control

RA1-RA4, RB1-RB4, RC1-RC4 Resistores de realimentacin de tensin de entrada y salida

CT4, CT5 Transformadores de corriente de salida

TB-120-CUS Regleta de terminales para conexionado del cliente

Medicin Regleta de terminales de medicin

TB-ELV Regleta de terminales de baja tensin (seales de 4-20 mA, etc.)

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Figura 2-9. Conexiones en el sitio de instalacin y componentes principales de la seccin del transformador del GEN III.


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2.2.2 Seccin de I/O (Entrada/Salida) del cliente

La seccin de I/O del controlador estilo GEN III Perfect Harmony contiene bloques terminales para el conexionado de control del cliente, las conexiones de potencia de control y el panel de control del ventilador. En esta seccin se montan monitores opcionales del motor y medidores de calidad de la energa (PQM, por sus siglas en ingls), si se piden con el controlador. Dirjase a la Figura 2-10.

Nota: Dirjase a los planos del sistema de fbrica que se envan con el controlador para obtener informacin acerca de las conexiones de I/O especficas para el cliente.

Figura 2-10. Seccin de I/O (tpica) del cliente de un controlador estilo GEN III Perfect Harmony.

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2.2.3 Secciones de control y de celdas (especificaciones de las celdas GEN III)

La seccin de control es una seccin con bisagras que se abre para dar acceso a la seccin de celdas. La seccin de control contiene los componentes del control maestro. La celda contiene celdas de energa y hasta tres ventiladores montados en la parte superior del armario.

El sistema de control de CA de GEN III de Siemens se ofrece en 5 tamaos bsicos de celdas (valores nominales de corriente), agrupados para proveer tensiones operativas de salida de 3.300 VCA (3 celdas en serie), 4.160 VCA (4 celdas en serie), 4.800 VCA (5 celdas en serie) y 6.600 VCA (6 celdas en serie). La Tabla 2-8 presenta las especificaciones bsicas asociadas con todas las combinaciones de celdas para los controladores GEN III Perfect Harmony.

Nota: Los valores nominales de corriente de salida son una funcin del tamao de la celda seleccionada. Los valores nominales de corriente de entrada son una funcin del tamao del transformador asociado con cada potencia nominal en HP. Todas las especificaciones estn sujetas a cambios sin previo aviso.

Tabla2-8.Detallesdelasespecificacionesdelasceldas

Celdas de salida por fase

Tensiones lnea a lnea

(VCA)

Celdas del controlador (sin

repuestos)

Rango de HP Tamaos disponibles de celdas

3 3.300 9 Hasta 1.500 70A, 100A, 140A, 200A, 260A

4 4.160 12 Hasta 2.000 70A, 100A, 140A, 200A, 260A

6 6.600 18 Hasta 3.000 70A, 100A, 140A, 200A, 260A

Las celdas de salida individuales estn ubicadas en la seccin de celdas. Todas las celdas son elctrica y mecnicamente idnticas, por lo cual es posible intercambiarlas. Cada celda contiene sus propias tarjetas de celdas, que se comunican con el sistema por medio de un enlace de fibra ptica. Este enlace es la nica conexin entre las celdas y el control maestro ubicado en la seccin de control, por lo cual cada celda est completamente aislada del control principal. Dirjase a la Figura 2-11.


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Figura 2-12. Seccin de celdas (tpica) de un controlador estilo GEN III Perfect Harmony

Una fuente de alimentacin conmutada, ubicada en la tarjeta de la celda de control/excitador de la compuerta, le permite a la potencia de control derivarse desde las conexiones individuales trifsicas del secundario del transformador.

La seccin de control contiene las tarjetas de la PC que brindan control central del sistema de controlador Perfect Harmony. Por cuestiones de seguridad, la seccin de control se encuentra fsica y elctricamente aislada de la tensin media.

El control para cada una de las celdas de salida se logra mediante un enlace de comunicaciones de fibra ptica, entre el sistema de control maestro y la tarjeta de la celda de control/excitador de la compuerta, ubicados dentro de cada celda de salida.

Las tablas que se encuentran a continuacin presentan informacin acerca de la longitud y el peso de numerosas configuraciones comunes de los controladores Perfect Harmony, basados en una potencia de entrada de 60 Hz a las tensiones detalladas. Si las aplicaciones requieren entradas a 50 Hz o potencias en HP que no se encuentren en la lista, se incrementarn los tamaos y los pesos.

Nota: La informacin de ventilacin en pies cbicos por minuto (CFM, por sus siglas en ingls) y la informacin de prdidas (en BTU) incluidos en las siguientes tablas, representan las condiciones en el peor de los casos. Los valores efectivos podran variar segn la carga, los tamaos del ventilador, de la celda y del transformador.

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Tabla2-9.Especificaciones de la celda de 3.300 VCA: 9 celdas en total, 3 celdas (630 VCA) en serieEspecificacionesdelaceldade3.300VCA:9celdasentotal,3celdas(630VCA)enserie

Hp1 Amps entrada2 Amps salida3 Prdidas4 Ventilacin5 Longitud6 Peso7 Tamao8

200 33 70 20.000 4.400 100 4.800 70

300 49 70 30.000 4.400 100 4.800 70

400 64 70 40.000 5.600 100 5.600 70

500 80 100 50.000 4.400 100 6.200 100

600 96 100 60.000 4.400 100 6.200 100

700 112 140 70.000 4.400 100 7.500 140

800 128 140 80.000 4.400 100 7.500 140

900 145 200 90.000 8.800 123 7.500 200

1000 162 200 100.000 8.800 123 8.000 200

1250 202 260 125.000 8.800 137 8.500 260

1500 242 260 150.000 8.800 137 9.000 260



300 38 70 30.000 4.400 100 5.100 70

400 51 70 40.000 4.400 100 5.100 70

500 63 70 50.000 4,400 100 5.800 70

600 75 100 60.000 4.400 100 6.600 100

700 89 100 70.000 4.400 100 6.600 100

800 101 140 80.000 4.400 100 7.700 140

900 114 140 90.000 4.400 100 7.700 140

1000 126 140 100.000 4.400 100 7.700 140

1250 160 200 125.000 8.800 137 9.500 200

1500 192 200 150.000 8.800 137 9.500 200

1750 224 260 175.000 8.800 137 10.000 260

2000 256 260 200.000 8.800 137 11.000 260



600 48 70 60.000 8.800 137 7.700 70

700 56 70 70.000 8.800 137 9.000 70

800 64 70 80.000 8.800 137 9.000 70

900 72 100 90.000 8.800 137 9.000 100

1000 80 100 100.000 8.800 137 10.400 100

1250 100 100 125.000 8.800 137 10.400 100

1500 120 140 150.000 8.800 137 12.300 140


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Hp1 Amps entrada2Amps salida3 Prdidas

4 Ventilacin5 Longitud6 Peso7 Tamao8

1750 140 140 175.000 8.800 137 12.300 140 1750 141 200 175.000 13.200 172 12.500 200 2000 162 200 200.000 13.200 192 13.000 200 2250 182 200 225.000 13.200 192 13.000 200 2500 202 260 250.000 13.200 192 13.500 260 2750 222 260 275.000 13.200 192 14.000 260 3000 242 260 300.000 13.200 192 14.000 260

1. Los HP de la placa de caractersticas del motor pueden no exceder la potencia nominal en HP del controlador.2. La corriente nominal de entrada del controlador (en Amps) es la corriente nominal del transformador.3. La corriente nominal de entrada del controlador (en Amps) es la corriente mxima de la celda.4. Las prdidas se miden en BTU/hora y se basan en una prdida de 3 kW por 100 hp.5. Los requisitos mnimos de ventilacin se presentan en CFM (lps entre parntesis)6. Representa la longitud mnima de la alineacin en pulgadas (centmetros entre parntesis), sujeta a cambios.7. Representa el peso mnimo estimado de la alineacin en libras (kg entre parntesis), sujeto a cambios.8. Los tamaos de celdas para cada hp se basan en motores con una eficiencia 95% y factor de potencia 85%.

Los diagramas elctricos bsicos para todos los sistemas Perfect Harmony son similares. Segn las tensiones operativas, los diferentes nmeros de celdas de salida se operan en serie para desarrollar la tensin operativa de salida requerida (dirjase a las tablas anteriores).

2.2.4 Opcin de bypass de celdas

Como opcional, cada celda del sistema se puede equipar con un contactor de bypass. El control principal del VFD energizar automticamente a este contactor si la celda asociada falla. Una vez que el contactor se encuentra energizado, la celda daada ya no forma parte del sistema elctricamente, lo cual le permite al VFD retomar la operacin.

Siempre que una celda falla y es puenteada, el control se compensa automticamente (desplaza el punto neutral) para que la tensin del motor se mantenga equilibrada. Para compensar la prdida de tensin, los sistemas de hasta 5 celdas por fase se pueden equipar (como opcin) con una celda adicional por fase. Las 3 celdas de repuesto compensaran la prdida de tensin.

Si no se instalan las celdas de repuesto, el VFD operar a una tensin ligeramente ms baja, pero todava producir la corriente nominal total.

El sistema de bypass de celdas incluye un contactor de bypass por celda, una tarjeta de control del contactor (instalado dentro del armario de celdas) y un enlace de fibra ptica, entre el sistema de control maestro y la tarjeta de control del contactor.

2.3 Sistema de control de celdasTodas las celdas Perfect Harmony se controlan de la misma manera. Las tarjetas de la celda de control/excitador de la compuerta residen dentro de la celda de salida y aceptan toda la comunicacin proveniente del modulador digital, que se encuentra en el armario de control, a travs de enlaces de fibra ptica. La potencia de control para todas las tarjetas de celdas proviene de la fuente de alimentacin conmutada ubicada en la tarjeta de la celda de control/excitador de la compuerta.

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Figura 2-13. Diagrama de conexiones tpicas para un sistema de 6,6 KV de 18 celdas


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2.4 Sistema de control maestroEl control maestro, ubicado dentro del armario de control, consta de un bastidor y varias tarjetas de control (vea la Figura 2-14). El bastidor recibe energa de una fuente de alimentacin independiente. El cerebro del control es la tarjeta del microprocesador. Esta tarjeta maneja la barra colectora de la tarjeta principal y controla la operacin de cada tarjeta del sistema.

La tarjeta del microprocesador contiene el Flash Disk (tipo de memoria borrable de estado slido), que se puede extraer de la tarjeta del microprocesador si, por alguna razn, fuera necesario reemplazar dicha tarjeta. El Flash Disk contiene toda la informacin especfica de parmetros y programa del sistema para el VFD y, por consiguiente, permite reemplazar la tarjeta del microprocesador sin la necesidad de volver a programar el VFD.

Nota: Si se reemplaza el microprocesador, es preciso migrar el Flash Disk a la nueva tarjeta. Ver Figura 2-15.

La tarjeta de interfaz de sistema rene la informacin las seales de realimentacin de entrada y salida del controlador y las enva a la tarjeta analgica a digital. La tarjeta analgica a digital ejecuta la conversin con intervalos especficos y enva representaciones digitales de las seales de realimentacin a la tarjeta del microprocesador. Luego, este ltimo computa el siguiente conjunto de valores para enviar al modulador digital y los enva. El modulador digital determina los comandos de conmutacin para cada celda y compila un mensaje con este comando para cada celda. Estos mensajes se envan a travs de las tarjetas de interfaz de fibra ptica. Dirjase a la Figura 2-14.

Tenga en cuenta que el nmero de tarjetas de interfaz de fibra ptica y el de canales de fibra ptica varan segn el nmero de celdas del controlador.

En la Figura 2-14 adems podr ver una tarjeta de comunicaciones. Esta tarjeta provee una interfaz directa a una red Modbus y les permite que las tarjetas adaptadoras de red de otras redes industriales se conecten con el controlador. En la Figura 2-16 se muestra un esquema tpico del control maestro.

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Figura 2-14. Sistema de control maestro


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Figura 2-15. Ubicacin del Flash Disk en la tarjeta del microprocesador

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Figura 2-16. Circuito de potencia tpico Perfect Harmony


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2.5 Circuito de potenciaEl esquema bsico de potencia para un sistema de 18 celdas (4.160 VCA) se muestra en la Figura 2-16. Adems de la informacin directa operativa que se recibe de cada celda por medio del sistema de fibra ptica, tambin se monitorean directamente: la tensin de entrada, la de salida y la corriente. La informacin de tensin de entrada y salida se suministra a las tarjetas de control por medio de un sistema atenuador que consta de un divisor de tensin y abrazaderas de tensin.

Dos sensores de efecto Hall, ubicados en las fases de salida B y C, detectan la corriente de salida del motor. Dos CT, ubicados en las fases de entrada B y C, detectan la corriente de entrada del controlador. La polaridad y los valores de la resistencia de carga siempre deben mantenerse.

Cada secundario del transformador de potencia T1 funciona nicamente para una celda. Cada celda recibe la informacin de modulacin a travs del sistema de fibra ptica, de manera tal que desarrolla la tensin de salida requerida y la frecuencia demandada por la carga. A diferencia de los sistemas de modulacin por ancho de pulso (PWM) estndar, la tensin aplicada al motor se desarrolla en numerosos escalones cortos, en lugar de a travs de pocos escalones largos. Esto presenta dos ventajas notorias: el esfuerzo de tensin sobre el aislamiento del motor se reduce drsticamente y la calidad de las corrientes del motor se incrementa de la misma manera.

PELIGRO - Riesgo Elctrico! Inclusive aunque cada celda desarrolla por s misma no ms de 690 VCA, la tensin a tierra puede incrementarse a la salida nominal del controlador.

Dado que cada celda es alimentada por un transformador T1 con grados variables de corrimiento de fases (ver Figura 2-16), la distorsin de corriente de entrada del VFD se reduce drsticamente. El factor de potencia de entrada siempre se mantiene superior a 0,94 de atraso.

Las celdas del VFD Perfect Harmony dentro de un sistema especfico son idnticas (dirjase a la Figura 2-17). Las versiones ms grandes y ms pequeas de celdas de energa difieren en el tamao o la cantidad de diodos de entrada, capacitores de filtro y los IGBT (transistores bipolares de compuerta aislada).

Como mnimo, cada celda contiene una tarjeta de control de celda y una tarjeta de excitador de la compuerta de los IGBT. La tarjeta de control de celdas efecta todas las comunicaciones y el control de cada celda.

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2.5.1 Monitoreo de calidad de la potencia de entrada

El sistema de control tambin mide y procesa continuamente las corrientes y tensiones de entrada al transformador T1 de entrada del controlador. La informacin tal como rendimiento, factor de potencia y armnicas se encuentra disponible para el usuario por medio del conjunto de herramientas, la red de comunicaciones y el teclado. El monitoreo de entrada tambin protege al equipo contra las fallas de lado del secundario del transformador T1 que no se pueden visualizar mediante los rels tpicos de proteccin del primario. Por consiguiente, es muy importante que, si no se provee el dispositivo de conexin de tensin media del controlador, se lo enclave al sistema de control de manera tal que la tensin media de entrada se pueda interrumpir, ante el caso poco usual de tal falla.

Slo para los controladores enfriados por lquido, se provee estndar una salida con contactos en Forma C para 250VCA/300VCC, para disparar el disyuntor o el contactor de tensin media de entrada. A este contacto de lo denomina TRIP INPUT MEDIUM VOLTAGE (Entrada de tensin media para disparo) y cambia el estado cuando la potencia de entrada del controlador y el factor de potencia se encuentren fuera de las condiciones operativas normales absolutas. Este contacto debe estar integrado con el dispositivo de conexin de entrada para desactivar la tensin media de entrada del controlador, en el caso poco usual de que exista una falla del circuito en el secundario del transformador T1.

PELIGRO! Este contacto debe estar integrado con el dispositivo de conexin de entrada para desactivar la tensin media de entrada del controlador, en el caso poco usual de que exista una falla del circuito en el secundario del transformador T1.


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Figura 2-17. Esquema tpico de una celda de potencia

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Perfect Harmony - Puesta en marcha y temas avanzados La interfaz del teclado y el display

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La interfaz del teclado y el display3.1 IntroduccinEl sistema de mens es el programa de software que permite a los operadores navegar a travs de estructuras jerrquicas (mens), que contienen tems de men relacionados. Los tems de men incluyen parmetros, listas de seleccin, funciones y submens (mens anidados) Estos tems de men permiten al operador configurar una unidad para sus necesidades particulares.

Es importante comprender el mecanismo mediante el cual funciona el sistema de mens. Este mecanismo es la interfaz del teclado y el display del panel frontal. La interfaz de display es una pantalla de cristal lquido de 24 por 2 caracteres con iluminacin de fondo. El teclado proporciona teclas numricas para el ingreso de datos y teclas de flechas para desplazarse por la estructura de men del controlador Perfect Harmony.

El teclado cuenta con teclas incorporadas para funciones de reinicializacin despus de falla, modo automtico y arranque y parada manuales. Incorporados en el teclado estndar, se encuentran tres LED de diagnstico (encendido, estado de falla, estado de alarma y ejecucin).

Normalmente, la interfaz del teclado y el display se encuentran montados en forma permanente en el controlador. Sin embargo, el mdulo de teclado/display no necesita estar montado para el funcionamiento normal. Una vez quitada la alimentacin, el teclado/display puede enchufarse como un mdulo externo nicamente para propsitos de configuracin y diagnstico. Por lo tanto, se puede usar para proporcionar seguridad de parmetros adicional.

El sistema Perfect Harmony brinda un sistema de seguridad completamente programable y de mltiples niveles que asegura funcionalidades de acceso a mens y modificaciones solamente al personal autorizado. Se pueden evitar modificaciones a los parmetros configurados por medio de un parmetro de bloqueo de tecla, el cual se puede configurar mediante un bloqueo fsico de la tecla o por software en el SOP.

3.2 El teclado

Advertencia! No quite o monte el teclado mientras el controlador est enchufado.

La serie Perfect Harmony contiene una interfaz de teclado y el display amigable al usuario. Esta interfaz de teclado / display se ubica en la parte delantera del armario de control del controlador Perfect Harmony. La interfaz de teclado y el display se muestra en la Figura 3-1.

La interfaz de teclado y el display se usa para acceder a los parmetros y funciones de control del controlador Perfect Harmony. Los parmetros se encuentran organizados en grupos lgicos mediante el uso de una estructura de men. Para visualizar o editar parmetros, el operador debe moverse a travs de la estructura de men para llegar a los parmetros deseados. Esto se logra utilizando secuencias especiales de teclas. Ms adelante en este captulo, se brinda un resumen de dichas secuencias de teclas.

El teclado cuenta con la tecla [SHIFT] (MAYSCULAS) (que se usa en conjuncin con las 10 teclas numricas y la tecla [ENTER] (ENTRAR)) para acceder a nueve mens del sistema comunes, una funcin de display de ayuda y una tecla [CANCEL] (CANCELAR). El teclado se utiliza para navegar a travs del sistema de men, activar las funciones de control, reinicializar el sistema luego de fallas que hayan ocurrido, editar valores de parmetros, ingresar cdigos de acceso de seguridad y colocar al sistema en modo automtico, manual o de parada (automtica/manual/apagada).

CAPTULO

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Perfect Harmony - Puesta en marcha y temas avanzadosLa interfaz del teclado y el display

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Figura 3-1. La interfaz de teclado y el display en la serie Perfect Harmony

Nota: Los valores de parmetros se almacenan en un Flash Disk, que es un rea de memoria no voltil. Cuando se cambia el valor de un parmetro, el nuevo valor se guarda de manera interna. An en el caso de una falla en la alimentacin, el valor permanece intacto y puede ser recordado.

El teclado del Perfect Harmony contiene 20 teclas. Cada una de estas teclas cuenta con por lo

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