Acoplamiento de generador asíncrono a la red de baja ... · PDF filevelocidad y voltaje...

Daniel Fernndez Borromeo
Juan Carlos Senz-Dez Muro
Escuela Tcnica Superior de Ingeniera Industrial
Proyecto Fin de Carrera
Ingeniera Elctrica
2013-2014
Ttulo
Director/es
Facultad
Titulacin
Departamento
PROYECTO FIN DE CARRERA
Curso Acadmico
Acoplamiento de generador asncrono a la red de baja tensin mediante autmata programable Simatic S7-300
de Siemens
Autor/es

El autor Universidad de La Rioja, Servicio de Publicaciones, 2014
publicaciones.unirioja.esE-mail: [email protected]
Acoplamiento de generador asncrono a la red de baja tensin mediante autmata programable Simatic S7-300 de Siemens, proyecto fin de carrera
de Daniel Fernndez Borromeo, dirigido por Juan Carlos Senz-Dez Muro (publicado porla Universidad de La Rioja), se difunde bajo una Licencia
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ESCUELA TCNICA SUPERIOR DE INGENIERA INDUSTRIAL
INGENIERA TECNICA INDUSTRIAL ESPECIALIDAD EN ELECTRICIDAD
ACOPLAMIENTO DE GENERADOR ASNCRONO A LA RED DE BAJA TENSIN MEDIANTE AUTMATA PROGRAMABLE
SIMATIC S7-300 DE SIEMENS
Director PFC: Prof. Dr. Juan Carlos Senz-Dez Muro
Alumno: Daniel Fernndez Borromeo
Logroo, a 12 de Junio de 2014

Acoplamiento de generador asncrono a la red de baja tensin Mediante autmata programable Simatic s7-300 de Siemens
Relacin de Documentos
1. DOCUMENTO N1: MEMORIA
RELACIN DE DOCUMENTOS
1. MEMORIA DESCRIPTIVA
2. ANEXOS
2. DOCUMENTO N2: PLANOS

Memoria
DOCUMENTO N1
MEMORIA

Memoria descriptiva Pgina 1
MEMORIA DESCRIPTIVA

NDICE MEMORIA DESCRIPTIVA
1. INTRODUCCIN ....................... 3
2. OBJETIVOS ........ 4
3. APLICACIN SCADA .................. 5
3.1 INTRODUCCIN ...................... 5
3.2 ELABORACIN SCADA ..... 5
3.2.1 AUTOMTICO ...... 5
3.2.2 MANUAL ..................... 26
4. PROGRAMA PLC .................... 31
5. TOMA DE DATOS........ 40

1. Introduccin
El presente proyecto ha sido realizado con el motivo de indagar, investigar y estudiar la aplicacin que tienen las mquinas de induccin funcionando como generadores asncronos, adems de automatizar y controlar activamente su acoplamiento a la red.
La mquina asncrona es el motor industrial por excelencia por sus caractersticas, de robustez, bajo mantenimiento y elevada relacin potencia/peso. Su aplicacin es muy variada: ventiladores, bombas, mquinas modulares de alta complejidad, maquinas que funcionan con una precisin y un par de velocidad muy bajos, maquinas dinmicas sofisticadas, mquinas de gran capacidad, etc.
Debido a los avances en la electrnica energtica y al precio cada vez ms bajo de los motores asncronos, muchas reas de aplicacin en las que antes se usaban motores de corriente continua ahora se sirven de un motor asncrono conectado a un variador de velocidad.
Normalmente, los motores asncronos se componen de un estator, que genera energa, y un rotor, que induce corriente. De ah que se denominen motores o mquinas de induccin.
Por lo general, la mquina asncrona se utiliza como motor, aunque tambin puede emplearse como generador, simplemente buscando el punto de funcionamiento en el cuadrante destinado a ese fin, a velocidad superior a la nominal. Esta aplicacin apenas se utiliza en su forma clsica, siendo superada ampliamente por la mquina sncrona, aun siendo que la asncrona no tiene los mismos problemas de acoplamiento, control de velocidad y voltaje que las mquinas sncronas. nicamente en generadores elicos tiene una presencia importante, constituyendo a da de hoy la mayora de la potencia instalada en sus dos modalidades; la mquina asncrona de jaula de ardilla y la mquina asncrona doblemente alimentada.
La caracterstica que hace idnea a la mquina asncrona para esta aplicacin de generacin es su bajo coste y simplicidad de control.

2. Objetivos
El objetivo de este proyecto es el de adecuar una instalacin capaz de simular las condiciones que se podran presentar en una instalacin real de generacin en baja tensin que se desease conectar a la red elctrica general.
La intencin es la de familiarizar a sus manipuladores con las condiciones tcnicas y de maniobra, en el acoplamiento de un generador asncrono a la red de baja tensin, as como la interpretacin de los parmetros que entran en juego en este tipo de generacin.
Para ello se ha utilizado un grupo generador formado por dos motores asncronos comerciales, de los cuales uno funcionar como motor (potencia mecnica) y el otro como generador (potencia elctrica).
Para el funcionamiento de dicho grupo se ha realizado una automatizacin completa, con un PLC 314C-2DP de Siemens (ver Anexo 4), del sistema de generacin, pudiendo funcionar en modo Automtico o en modo Manual. Esto se ver acompaado de la realizacin de un Scada de control y visualizacin remoto de los parmetros del sistema de generacin.
Con este proyecto se ha querido dar un valor aadido al equipo, ya que actualmente estaba en desuso por la razn de que se han ido cogiendo elementos del cuadro elctrico tan importantes como el PLC o el variador de velocidad para otros usos dejando inhabilitada la mquina. Esto se ha conseguido externalizando estos elementos fuera del cuadro elctrico facilitando su conexin y desconexin, a travs de mangueras y conectores, para otros usos que no sea el del sistema de generacin.
Todo ello se ha realizado con la intencin de que pueda servir de uso docente en la imparticin de asignaturas relacionadas con el tema de motores o de generacin elctrica.
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3. Aplicacin Scada
3.1. Introduccin
Para el control y visualizacin de forma remota del equipo se ha creado, con el programa Simatic Wincc flexible 2008 de Siemens (ver anexo 4), un Scada con el cual podemos elegir y controlar el funcionamiento de la mquina tanto en modo Automtico como en modo Manual. Con ello se ha pretendido simular el sistema de tal forma que el usuario pueda controlar todos los elementos y variables que forman parte del funcionamiento del conjunto.
3.2. Elaboracin del Scada
3.2.1 Automtico
El modo de funcionamiento automtico consiste en un Grafcet el cual consta de nueve etapas (ver Plano 08). Si se cumplen las condiciones iniciales y pulsamos el botn de marcha la mquina arrancar siguiendo las pautas del Grafcet. ste llevar al motor a diferentes velocidades, las cuales nos marcarn puntos interesantes en la generacin de energa como son el momento ptimo del acoplamiento del generador a la red, el generador en flotacin y el generador entregando diferentes potencias.
El automtico se ha elaborado de tal forma que todos los puntos del Grafcet as como el tiempo entre las etapas del mismo puedan ser modificados por el usuario segn su inters.
MODOS DE CONTROL DE LA
MQUINA
CONTROL LOCAL (MAQUINA FISICA)
FUNCIONAMIENTO AUTOMTICO
CONTROL REMOTO (SCADA)
FUNCIONAMIENTO AUTOMTICO
FUNCIONAMIENTO MANUAL

El Grafcet realizar un ciclo completo y se parar en la etapa inicial, teniendo que validar con la marcha si queremos que haga otro ciclo.
En el Scada cuando seleccionamos el modo de funcionamiento automtico nos aparecer la siguiente imagen;
1
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3
4
5 6 7
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Variador de frecuencia
La representacin del variador est formada por una fotografa (1.A) y un objeto campo de E/S (1.B), el cual permite la entrada y visualizacin de valores del proceso, en este caso el valor de la frecuencia que enviamos al variador que va a ser la frecuencia del motor.
En la ventana de propiedades del campo E/S se han modificado los ajustes de visibilidad de tal forma que si el selector de alimentacin de la mquina esta desactivado el campo desaparece dando la sensacin de que el variador est desconectado.
Tambin se han modificado los ajustes de apariencia para que cuando el variador este activado pero sin enviar potencia al motor el campo E/S se vea de color rojo y cuando se est transfiriendo potencia al motor se vea de color verde.
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1. A
1. B

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