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CAPÍTULO 3 VARIADORES DE VELOCIDAD SEMINARIO TÉCNICO SD700 2013. INTRODUCCIÓN. “. Un variador de frecuencia es un dispositivo electrónico que a través de la variación de la frecuencia de alimentación , varia la velocidad de giro de motores eléctricos asíncronos trifásicos. “. - PowerPoint PPT Presentation
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CAPÍTULO 3VARIADORES DE VELOCIDAD
SEMINARIO TÉCNICO SD7002013
Un variador de frecuencia es un dispositivo electrónico que a través de la variación de la frecuencia de alimentación, varia la velocidad de giro de
motores eléctricos asíncronos trifásicos .
“
“
INTRODUCCIÓN
AHORRO DE ENERGÍA:
Periodos de retorno entre 0 y 3 años, dependiendo del tiempo de funcionamiento y
aplicación
Ahorro de hasta un 60% de energía en comparación con sistemas tradicionales de regulación por válvulas o arranque/paro.
INTRODUCCIÓN
Q
CALIDAD Y MEJORA DE PROCESO PRODUCTIVO:
La introducción de un sistema de control de par y velocidad de motores permite mejorar la calidad y productividad de los proceso.
INTRODUCCIÓN
REDUCCIÓN DE MANTENIMIENTO Y ALARGAMIENTO VIDA ÚTIL DE MOTORES
El alto número de arranques en directo provoca en los motores eléctricos un estrés mecánico y eléctrico. Las sobrecorrientes instantáneas que sufren los motores de inducción reducen su vida útil y aumentan sus costes de mantenimiento
INTRODUCCIÓN
MEJORA DE IMAGEN CORPORATIVA
El consumo eléctrico y de combustibles fósiles se reduce, reduciendo así las emisiones de gases de efecto invernadero de la organización.
INTRODUCCIÓN
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
La Comisión Europea decide aplicar los requisitos ECO DISEÑO a MOTORES 2-, 4- y 6-polos, de 0.75 y 375 kW en 3 FASES
FASE 1: Todos los MOTORES vendidos debe tener nivel de eficiencia IE2
FASE 2: MOTORES 7.5kW - 375kW vendidos debe tener nivel de eficiencia IE3 o IE2 con CONVERTIDOR DE FRECUENCIA
FASE 3:MOTORES 0.75kW - 375kW vendidos debe tener nivel de eficiencia IE3 o IE2 con CONVERTIDOR DE FRECUENCIA
DIRECTIVA ECODISEÑO EU MEPS
Fuente: ABB
▲ 2 % Eficiencia
EFICIENCIA DE MOTORES
Agua • Petróleo & Gas • Industria & Minería • Alimentación & Bebidas • etc..
APLICACIONES | AGUA – CICLO INTEGRAL DEL AGUA
Distribución de Gas
Procesamiento Gas
Procesamiento de GNL (Gas Natural Licuado)
Producción marina “offshore”
Producción terrestre “ onshore”
Refinería
APLICACIONES | OIL & GAS
COMPRESORES Compresores de Gas Turbo compresores Compresores centrífugos Compresores de tornillo
MOLINOS Pulpers Molinos de bolas Molinos de martillos Molinos rotativos
VENTILADORES Y SOPLANTES Ventiladores de climatización Ventiladores axiales y centrífugos Soplantes burbujeo, secadores enfriadores
CINTAS TRANSPORTADORAS Tornillos sin fin Cinta transportadora
ELEVACIÓN Y TRANSPORTE
MINERÍA E INDUSTRIA
MOLINOS
MEZCLADORES
COMPRESORES
VENTILADORES Y SOPLANTES
BOMBAS
CINTAS TRANSPORTADORAS
TORNILLO SIN FIN
HORNOS DE COCIDO, BRASEADO Y COCINADO
TÚNELES DE CONGELACIÓN
SISTEMAS DE MOLDEO
SISTEMAS LLENADO DE BOTELLAS
ALIMENTACIÓN Y BEBIDAS
SD700 FREEMAQ FR SD700 FREEMAQ FL
SD700 KOMPAKT
SD700
TOPOLOGÍA BÁSICA VARIADOR DE FRECUENCIA
Red Eléctrica Desconexión ProtecciónFiltro Harmónicos Filtro RFI Rectificador Bus CC Inversor
Filtros dV/dt o Senoidal salida Motor
VSD ESTÁNDAR
SD700 SERIES
Rango de potencia entre 2.2kW y 2200kW
Tensiones 230Vac, 400Vac, 525Vac and 690Vac
Operación 50ºC sin reducción de potencia
Electrónica totalmente sellada IP54 sin filtros de polvo.
Filtros dV/dt integrados (400V/µs - 800V/µs) Cable hasta 300m
Filtro armónicos y RFI integrados
(FFA) Acceso frontal total a los principales componentes
Barnizado selectivo con tecnología militar y aeroespacial (IEC61086-
1:2004,-3-1)
Bajo en harmónicos - FREEMAQ Series
Compactos y competitivos - SD700 KOMPAKT series
Variadores regenerativos – SD700 FREEMAQ FR
SD700 HIGHLIGHTS
PROTECCIONES VARIADOR
Sobrecarga IGBT’s
Pérdida de fase de entrada
Baja y alta tensión de entrada.
Baja y alta tensión de bus CC
Alta y baja frecuencia de entrada
Temperatura IGBT, Sobre-temperatura radiador
Modelo térmico variador
Fallo fuente de alimentación
Fallo de fuga a tierra
Fallo software y hardware
Pérdida señal analógica ( pérdida señal de referencia)
STO Safe Torque Off – Funcionalidad de seguridad paro seguro
PROTECCIONES DE MOTOR
Rotor bloqueado
Sobrecarga de motor (modelo térmico)
Fallo subcarga de motor
Límite de corriente
Nº máximo de arranques
Desbalanceo de corrientes
Desbalanceo de tensiones
Sobre temperatura de motor ( Señal PTC), PT100 Opcional
Límite de corriente
Límite de par
TABLA DE CONFIGURACIÓN SD700
SD700 & SD700 KOMPAKT - TOPOLOGÍA
SD700 FR- TOPOLOGÍA
SIN FILTRO----------------
THDi > 45%
BOBINAS 3%SD700 series
THDi <35%
L1
L2
L3 L1
L2
PUENTE RECTIFICADOR Y HARMÓNICOS
MULTIPULSOSD700 series 12,18,24p
THDi <10% (18p)
FILTRO LCLSD700 FREEMAQ FL
THDi <5%
FRENTE ACTIVOSD700 FREEMAQ FR
THDi <4%
VSD VSD
= 0 º
RECTIFICADOR
BUSCC
BUS CC
Onda de tensiónDC BUS
Onda de corriente
PUENTE INVERSOR
Modulación PWM – Onda de tensión Modulación PWM – Flanco de tensión filtro dV/dt Modulación PWM – Flanco de tensión con filtro dV/dt + CLAMP
PUENTE INVERSOR
Si se amplifica la forma de onda, es posible observar que el ángulo no es exactamente de 90º:
Variador dV/dt Pérdidas132kW 800V/µs 1380W
132kW 4000V/µs 1100W
¿POR QUÉ VARIA LA VELOCIDAD DEL MOTOR?
n: Velocidadf: Frecuencia alimentación motor (50Hz o
60Hz)Np: Pares de polos del motorδ : Deslizamiento motorɸ: Flujo del motor
ɸ = 𝑉2· 𝜋· 𝐿· 𝑓
𝑛 = 2 · 𝜋· 𝑓𝑁𝑝 − 𝛿
cte.
cte.
f(par)
FLANCO DE TENSIÓN DE SALIDA (dV/dt y Vpico)
dV/dt competidores
SD700 ESTÁNDAR
NO TODOS LOS VARIADORES SON IGUALES
MÁXIMA TENSIÓN DE PICO ADMISIBLE CURVAS EN TERMINALES MOTOR AC
10m
20m30m 50m 100m
Tiempo de subida (µs)0.1 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.20.40.30.2
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
Ejemplo test SD700 con cable de cobre reforzado de 415V
IEC 60034-25 Curva B(sin filtros con motores
hasta 690V AC)
NEMA MG1 Pt31 en redes a 600V
IEC 60034-25 Curva A(sin filtros con motores hasta 500V AC)
IEC 60034-17
NEMA MG1 Pt31 red de 400V
2.15kV
1.86kV
1.56kV
1.35kV
1.24kVTen
sión
de
pico
(kV
)
200m
SD700 – TIPO DE CABLE RECOMENDADO
Hasta 300m Hasta 150m
SD700 – CABLE RECOMENDADO
COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (EMC) | INTRODUCCIÓN EMC
Compatibilidad Electromagnética
EMIEmisión Electromagnética
EMSSusceptibilidad Electromagnética
Nivel de Emisión Máximo
Nivel de Inmunidad Mínimo
Nivel de Inmunidad del equipo
Nivel de Emisión del equipo
MARGEN DE COMPATIBILIDAD
CL
AS
E D
E A
MB
IEN
TE
Espectro de frecuencia
Va
lor
de
am
plit
ud
EMCCompatibilidad Electromagnética
Baja frecuencia
F <150 kHz
THD Flicker
EMIEmisión Electromagnética
EMSSusceptibilidad Electromagnética
MediaFrecuencia
150 kHz< f < 30MHz
Conducidas
AltaFrecuencia
f > 30MHz
Radiadas
Radiofrecuencia Conducidas Radiadas
Sobretensiones Transitorios rápidos Descargas Electrostáticas THD Huecos e interrupciones
IEC61800-3 EMC 2004/108/CEIEEE 519-1992
COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (EMC) | INTRODUCCIÓN
COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (EMC/CEM) | Ruido radiado y conducido
Origen ruido: Puente inversor y rectificador debido a la interrupción de la señal de corriente cuando los tiristores conmutan su estado (de ON a OFF y vice versa).
Transmisión: En función de la frecuencia del ruido puede radiarse o conducirse a través de los cables y tierra.
RADIADAS CONDUCIDAS
El ruido eléctrico RADIADO puede atenuarse de las siguientes maneras: Diseño de armario de variador metálico apantallado–Jaula de Faraday. Utilización de cables apantallados..
CUMPLIMIE
NTO C3
El ruido eléctrico CONDUCIDO puede atenuarse de las siguientes maneras: Integrando filtros RFI (Radio Frequency Interferences) / EMC ( Electromagnetic Compatibility). Utilizando buenas prácticas de instalación y tipo de conductores.
COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (EMC/CEM) | Ruido radiado y conducido
IP PRIMER DÍGITO (CUERPOS EXTRAÑOS) SEGUNDO DÍGITO (HUMEDAD)
0 Not protected 0 No protegido
1 Protegido contra objetos de diametro igual o superior a 50 mm. 1 Goteo de agua
2 Protegido contra objetos de diametro igual o superior a 12,5 mm 2 Goteo de agua con la envolvente inclinada 15º
3 Protegido contra objetos de diametro igual o superior a 2,5 mm 3 Agua nebulizada. (spray) con un ángulo de hasta 60º
respecto de la vertica4 Protegido contra objetos de diametro igual o superior a
1,0 mm 4 Chorros de agua contra el equipo desde cualquier dirección
5 Protegido contra el polvo que puede interferir con el correcto funcionamiento de los equipos. 5 Chorros de agua más potentes contra el equipo desde
cualquier dirección 6 Chorros de agua más potentes contra el equipo desde
cualquier dirección y mayor presión 7 Inmersión temporal en agua
8 Inmersión continua en agua
GRADO DE PROTECCIÓN
iCOOL FILTERLESS– Refrigeración sin filtros de polvo
1er nivel: ELECTRONICA
2O nivel: REFRIGERACIÓN
3er nivel : FILTRADO
iCOOL FILTERLESS– Refrigeración sin filtros de polvo
REJILLA ADMISIÓN 2O nivel
VENTILADORES DE POTENCIA IP54
BOBINAS DE ENTRADA
RADIADOR
CONDENSADORES BUS CC
REJILLA DE SALIDA 2o nivel
REJILLA ADMISIÓN 3er nivel
VENTILADORES EXTRACCIÓN 3 er nivel
1er nivel: Electronica
2o nivel: Refrigeración
3er nivel: Filtros
T AMB T AMB
T RADIADOR= TELECTRONICA
T CASE
T J
T CASE
T RADIADOR
RTHS
RTC
RTJ
{ Max 125ºC}T J ( SILICIO)
{ Max 125ºC}
AT - 15ºC
{ Max 110ºC}
{ Max 95ºC}
{ Max 50ºC}
AT = 15ºC
1er nivel ELECTRÓNICA
AT= 45ºC
2o nivel REFRIGERACIÓN
COMPETITORS
T AMB
T J
T CASE
T HEAT SINK
RTHS
RTC
RTJ
{ Max 125ºC}
AT - 15ºC
AT = 15ºC
{ Max 110ºC}
{ Max 95ºC}
{ Max 50ºC}
AT= 45ºC
T AMB
T J
T CASE
T HEAT SINK
RTHS
RTC
RTJ
{ Max 92 ºC}
{ Max 77 ºC}
{ Max 65ºC}
{ Max 50ºC}
AT= 15ºC
SD700 SERIES
NO NECESARIO UN SISTEMA DE
REFRIGERACIÓN ABIERTO EN ELECTRÓNICA
ELECTRÓNICA IP54 INTEGRAL
AT - 12ºC
AT - 15ºC
CUIDADO DE SEMICONDUCTORES ALARGAMIENTO VIDA
ÚTIL
IP54 fabricante A
IP54 fabricante B: No disponible
IP54 fabricante C
EL SD700 ESTÁ EQUIPADO CON RADIADORES
SOBREDIMENSIONADOS
0
100
200
300
400
500
600
700
0,00
0,01
0,01
0,02
0,02
0,03
2 5 8 11 14 17 20
47 117 187 257 327 396 466
Ap
, P
reassu
re In
cre
men
t P
a
R-t
h h
ea
t S
ink
in [
K/W
]
Thermal resistance (K/W)Preassure increment (Pa)
Speed of air(m/s)
COMPETIDORES
SD700
DISEÑO DEL SD700 NECESITA 2-3 VECES MÁS DE SUPERFICIE
RADIADOR – CAPACIDAD REFRIGERACIÓN
SELECCIÓN VARIADOR – REDUCCIÓN DE POTENCIA
DEFINICIÓN SOBRECARGA – TIPOS DE CARGAS
PAR CONSTANTE Carga típica cuando el sistema está trabajando
permanentemente con volúmenes fijos. Compresores de tornillo, alimentadores, Cintas transportadoras. T = constante, P α N
DEMANDA DE PAR EN ARRANQUE Semejante al caso anterior pero con un elevado par a baja
velocidad. La sobrecarga inicial fija las condiciones del variador.
Extrusoras, bombas de tornillo, molinos T = constante , P α N
PAR CUADRÁTICO Tipo de carga más común en aplicaciones de movimiento de
aire y agua. Ventiladores, bombas centrífugas T α N2, P α N3
DEFINICIÓN SOBRECARGA – TIPOS DE CARGAS
POTENCIA CONSTANTE Cuando el material se enrolla y el diámetro varía durante el
proceso. Bobinas de papel, rollos de cable. T α N1/2 , P = cte
COMBINACIÓN PAR CONSTANTE Y POTENCIA CONSTANTE Caso especial que depende del dimensionamiento del sistema. Bobinas y rollos de papel y cable. T = cte, P α N & T α N1/2 , P = cte
OTROS Par dependiente de la carga, típico en aplicaciones como
grúas . Par dependiente del ángulo del motor. Etc.
COMPARACIÓN DE TAMAÑOS
Talla 8Talla 7Talla 6
Tarjeta de potencial única para todas las series.
Tarjeta de control única para todas las tallas.
Gate Drive únicopara cubrir todo el rango de potencia
Talla 5
2 modelos de IGBTpara todas las series
2 modelos de inductancias para toda las series
MODULARIDAD – ALTA FIABILIDAD Y STOCK REDUCIDO
Misma fuente de alimentación de ventiladorespara toda la serie. Equipos de mayor capacidad integran varias.
Talla 8Talla 7Talla 6Talla 5
Sólo 2 modelos de carga suave Protecciones y tarjeta de triggering que cubren toda la gama.
Modelo 1: 90kW – 170kW.Modelo 2: 210kW – 900kW.
MODULARIDAD – ALTA FIABILIDAD Y STOCK REDUCIDO
BARNIZADO SELECTIVO - TECNOLOGÍA MILITAR Y AEROESPACIAL
Grado de polución C3 H2S gas, hidrocarbunos, clorobenceno and resistente a humedad. Tecnología
militar aplicada al barnizado de las PCB’s. Aplicado de forma automática mediante spray, reduciendo los defectos de
aplicación. Inspección individualizada de PCB bajo luz ultravioleta.
Fácil configuración remota.
Registros de datos eléctricos- Datalogger
Representación gráfica de valores
Estudio analítico de proceso y exportación de datos
HERRAMIENTAS SOFTWARE DEDICADAS | POWERCOMS
Primer variador de velocidad en incorporar un Display Gráfico con pantalla táctil TFT 3,5”.
“” Display a color de 3.5” (240x320pixels) con
pantalla táctil y puntero integrado Sistema de ayuda a usuario Tarjeta MicroSD 4Gb | registro y notificación
de fallos y eventos Carga y descarga de parametrizaciones
para una rápida puesta en marcha Módem GSM cuatribanda integrado para el
arranque, paro y notificación vía SMS Switch Ethernet con dos conexiones RJ45 Alimentación 5Vcc auxiliar o con baterías
opcional.
POWER ELECTRONICSagradece su atención
Mas información en:
www.power-electronics.com
Mas información en:
www.power-electronics.com