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SINAMICS GH180 PERFECT HARMONY SERIES ADJUSTABLE SPEED AC MOTOR DRIVE (AIR COOLED) INSTRUCTION MANUAL VOLUME 1 OF 2 Prepared for: SIEMENS LTDA Siemens Brasil LTDA, S.O. Number: 3001715624 Siemens Brasil LTDA, Part Number: S-JF3017156240300001 to S-JF3017156240300002

Project: OCENSA P135 - VASCONIA BOOSTER

3500 hp 6600 VAC In/ 7200 VAC Out, 500A, Next Gen Control Adjustable Speed AC Motor Drive

Volume I Table of Contents Preface Section 1.

Equipment List Suggested Spare Parts List Maintenance Procedure – Clean Equipment Maintenance Procedure – Tighten Eletrical Connections

Section 2.

SINAMICS GH180 Air Cooled Perfect Harmony 6SR3 (315 – 660A) Series Installation Manual 19000403

Chapter 1.......................................................... Introduction Chapter 2.......................................................... Hardware Components Chapter 3.......................................................... Installation and Setup Appendix A ....................................................... Glossary of Terms Appendix B ....................................................... Commonly Used Abbreviations Index Notes Reader Comments Form Start-up/Warranty Information Card

Section 3. SINAMICS GH180 Air Cooled Perfect Harmony 6SR3 (315 – 660A) Series Startup Manual 19000404

Chapter 1.......................................................... Introduction Chapter 2.......................................................... Hardware Components Chapter 3.......................................................... The Keypad and Display Interface Chapter 4.......................................................... Startup Procedure Chapter 5.......................................................... Application and Operation Issues Chapter 6.......................................................... Theory Chapter 7.......................................................... Troubleshooting and Maintenance Chapter 8.......................................................... System Programming Appendix A ....................................................... Glossary of Terms Appendix B ....................................................... Commonly Used Abbreviations Appendix C ....................................................... System Control Drawings Appendix D ....................................................... Suggested Spare Parts List Index Notes Reader Comments Form Start-up/Warranty Information Card

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Section 4. SINAMICS GH180 Air Cooled Perfect Harmony 6SR3 (315 – 660A) III/E Series User’s Manual 19000405

Chapter 1.......................................................... Introduction Chapter 2.......................................................... Hardware Components Chapter 3.......................................................... The Keypad and Display Interface Appendix A ....................................................... Glossary of Terms Appendix B ....................................................... Commonly Used Abbreviations Index Notes Reader Comments Form Start-up/Warranty Information Card

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Volume Il

Table of Contents Section 1.

Equipment List Suggested Spare Parts List Maintenance Procedure – Clean Equipment Maintenance Procedure – Tighten Eletrical Connections

Section 2.

NXG Communications Manual for Harmony Series 902399

Chapter 1.......................................................... Communications Overview Chapter 2.......................................................... Modbus Communications Chapter 3.......................................................... DeviceNetTM DPCommunications Chapter 4.......................................................... Ethernet Modbus Communications Chapter 5.......................................................... Modbus Plus Communications Chapter 6.......................................................... Profibus Communications Chapter 7.......................................................... Data Highway Plus Communications Chapter 8 .......................................................... ControlNet Communications Chapter 9 .......................................................... DeviceNetTM(Profile 12) Communications Appendix A ....................................................... Parameter Read / Write Appendix B ....................................................... Output Data IDs Appendix C ....................................................... DeviceNetTM DP EDS File Appendix D ....................................................... Profibus GSD Datafile Appendix E ....................................................... ControlNet EDS File Appendix F........................................................ DeviceNetTM (Profile 12) EDS File Appendix G....................................................... Network Implementation Index Notes Reader Comments Form Section 3.

SINAMICS GH180 Air Cooled Perfect Harmony System Drawings

Section 4.

Factory Acceptance Test Data

Section 5.

Procedure for recharging UPS (Images merely illustrative)

Section 6.

List of equipment

Section 7.

Calculation of thermal dissipation

Section 8.

List of spare suggested

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Preface This manual is organized into specific sections providing information on the key subsystems and components within the drive. Refer to the following sections for specific information. VOLUME I

SECTION 1: Equipment List, Maintenance Procedure, Storage Requirements Information, Storage Requirements, Warranty Information, and Service Assistance ProcessThe first section of this manual contains the list of Variable Frequency Drives for which this manual pertains. Also included, are maintenance instructions. SECTION 2: SINAMICS GH180 Air Cooled Perfect Harmony 6SR3 (315 – 660A) Series Installation Manual 19000403 The Installation Manual provides a brief overview of the product including a hardware overview and important safety issues. The steps leading up to and including the installation of the drive are discussed in detail in this manual. SECTION 3: SINAMICS GH180 Air Cooled Perfect Harmony 6SR3 (315 – 660A) Series Startup Manual 19000404 The Startup and Advanced Topics Manual is intended to address the more technical aspects of drive setup, configuration and operation. This manual includes detailed descriptions of all parameters, functions and pick-list menu items. Software setup and startup procedures are also included. Advanced topics such as the theory of operation, technical specifications, system programming, compiler and reverse compiler software operation, uploading and downloading functions, and other application and operation issues are discussed. SECTION 4: SINAMICS GH180 Air Cooled Perfect Harmony 6SR3 (315 – 660A) Series User’s Manual 19000405 The User’s Manual is for use by operators of the drive. The User’s Manual contains a brief overview of the product including a hardware overview of the external components of the drive and basic safety precautions. The keypad and display interface is explained in detail. A parameter listing is provided for reference. A troubleshooting and maintenance section is also provided in this section to help the operator to diagnose and correct any potential problems that may occur, and reduce the potential for future problems through inspections and regular maintenance.

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Preface VOLUME II

SECTION 1: Equipment List, Maintenance Procedure, Storage Requirements SECTION 2: NXG Communications Manual for Harmony Series 902399 This manual is for use by the operators of this drive. The manual contains an overview of the product, including a hardware overview of the components, settings, and protocol overview on the control assembly. SECTION 3: SINAMICS GH180 Air Cooled Perfect Harmony System Drawings System Outiline ........................... 90000285C[Rev.AB] sheets 1 through 8 System Wiring ............................. 90000285W[Rev.AB] sheets 1 through 18 System Diagram .......................... 90000285U[Rev.AB] sheets 1 through 3 System Interconnection ............... 90000285I[Rev.AB] sheets 1 through 3 The complete set of the SINAMICS GH180 Air Cooled Perfect Harmony VFD as-built, including mechanical and electrical drawings.

SECTION 4: Factory Acceptance Test Data Factory Acceptance Test Data for VFD No:

S-JF3017156240300001 S-JF3017156240300002

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Contacts in Brazil

After Sales – Danilo Ongaro de Lima +55 11 3908-1607 Field Service – Raphael Pucciarelli

0800 773 7373*

*24 hours per day – 7 days per week

┌

┐

└

┘

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SECTION 1

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Equipment List Equipment Supplier:

Siemens LTDA. Av Engº João F. G. Molina 1745 Jundiaí-SP, Brazil Zip Code: 13213-080 Telephone: 0800 773 7373 Fax: +55 11 3833 4665 www.siemens.com.br

Qty. 2

Part Number S-JF3017156240300001 to S-JF3017156240300002

Description 3500 HP , Harmony Drive, IP42 Enclosure Input: 6600V, +10%, -10%, 3 Phase, 60Hz, 272A RMS Output: 0-7200V, 3 Phases, 0-60Hz, 0-500A RMS Control: 120V, 1 Phase, 60Hz, 5A Space Heater Control: 120V, 1 Phase, 60Hz, 16A

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Suggested Spare Parts List Pos. 001 002 003 004 005 006 007 008 009 010 011 012 013 014 015 016

Description Single Board Computer ISA Back Plane System I/O Board BGA Modulator Communication Board Signal Conditioning Board NXGII Power Supply Keypad Wago - Analog In Wago - Digital In Wago - Digital Out Wago - Analog out TP Fuse Arc Sensor Power Cell Cell Fuse

Item (external) P/N Qty A7B93000731648 A1A10000623.00M 1 A7B93000748101 A1A363628.00M 1 A7B93000740609 A1A10000423.00M 1 A7B93000740681 A1A10000350.00M 1 A7B93000748128 A1A363818.00M 1 A7B93000748123 A5E01708486 1 A7B93000748140 A1A091652 1 A7B10001019405 A1A252090.11NG 1 A7B93000748084 A1A091113 1 A7B93000762456 A1A090789 1 A7B93000745585 A1A092363 1 A7B93000041208 A1A091539 1 A7B91503666966 2 A7B91502213622 2 A7B82002271484 A1A31000082.500AN 1 A7B93000748425 A1A094091 2

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Maintenance Procedure - Clean equipment PROCEDURE: FREQUENCY: EQUIPMENT REQUIRED:

Clean equipment Every six months Vacuum Cleaner with soft bristle brush attachment High Voltage Field Non-Contact Detector such as TIF brand TIF300HV

1. De-energize power to the drive input and use local lock-out/tag-out procedures to insure maintenance crew safety. CAUTION: MAKE SURE TO DE-ENERGIZE ALL POWER AT THE DISCONNECTING MEANS SUPPLYING THE DRIVE - IF THE DRIVE INCLUDES A DISCONNECT SWITCH, DO NOT USE THE DISCONNECT SWITCH TO DE-ENERGIZE THE DRIVE. After removing power for the drive wait five minutes to allow all capacitors in the drive to fully discharge. NOTE: Power from outside sources such as 120 volts on control circuits which originates elsewhere may still be present even with the main power disconnected. Proceed with CAUTION. 2. Open cabinet door. 3. Verify that power is de-energized by using the High Voltage Field Non-Contact Detector to determine the presence of an electrical field. The presence of an electric field indicates that the power has not been removed for the drive. DO NOT PROCEED UNTIL YOU ARE SURE POWER HAS BEEN REMOVED FOR THE EQUIPMENT. 4. Vacuum cabinet interior being careful to remove all loose dirt, dust and debris. Stained cabinet surfaces may be cleaned using any household spray cleaner. 5. After cleaning make sure all relays are firmly inserted in their relay sockets. Check for, and correct loose wiring or components. 6. Clean or replace cabinet air filters. 7. Close cabinet door. 8. Restore power being careful to follow local lock-out/tag-out procedures. Place unit back in service.

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Maintenance Procedure - Tighten electrical connections PROCEDURE: FREQUENCY: TOOLS/TEST EQUIPMENT:

Tighten electrical connections Every six months Vacuum Cleaner with soft bristle brush attachment High Voltage Field Non-Contact Detector such as TIF brand TIF300HV

1. De-energize power to the drive input and use local lock-out/tag-out procedures to insure maintenance crew safety. CAUTION: MAKE SURE TO DE-ENERGIZE ALL POWER AT THE DISCONNECTING MEANS SUPPLYING THE DRIVE - IF THE DRIVE INCLUDES A DISCONNECT SWITCH, DO NOT USE THE DISCONNECT SWITCH TO DE-ENERGIZE THE DRIVE. After removing power for the drive wait five minutes to allow all capacitors in the drive to fully discharge. NOTE: Power from outside sources such as 120 volts on control circuits which originates elsewhere may still be present even with the main power disconnected. Proceed with CAUTION. 2. Open cabinet door. 3. Verify that power is de-energized by using the High Voltage Field Non-Contact Detector to determine the presence of an electrical field. The presence of an electric field indicates that the power has not been removed for the drive. DO NOT PROCEED UNTIL YOU ARE SURE POWER HAS BEEN REMOVED FOR THE EQUIPMENT. 4. Observe all power connections for discoloration. Discoloration indicates a loose connect. Tighten as necessary 5. Check all that control connections are secure. 6. Close cabinet doors. 7.

Restore power being careful to follow local lock-out/tag-out procedures. Place unit back in service.

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Siemens Energy & Automation, Inc. 500 Hunt Valley Drive New Kensington. PA 15088 Phone: (724) 339-9500 Fax: (724) 339-9562

Siemens Energy & Automation, Inc. Variable Frequency Drive Storage Requirements Storage After the initial inspection, the equipment should be promptly moved to the final position or to a dry indoor storage area. This equipment is not weatherproof and must be protected from outdoors environmental conditions at all times. Every reasonable effort should be made to store the VFD equipment indoors in an environmentally controlled area. If it is necessary to temporarily store the VFD equipment in an outdoor area the following precautions must be observed. Heaters should be placed in the equipment and operated to prevent moisture accumulation. One hundredwatt light bulbs are adequate to serve as temporary heaters. One heater should be placed in each VFD compartment. Care should be taken to insure heaters do not come in contact with sensitive parts. High quality tarps should cover the entire equipment to protect it from driven rain. VFD equipment should never be placed on undeveloped areas such as grass, sand or dirt. Outdoor storage should be considered temporary and not exceed 3 days. VFD equipment should never be subjected to extreme temperatures. Avoid temperatures below 32 degrees F and avoid storage in direct sunlight. Environmental Issues Although each SINAMICS GH180 VFD is extremely well protected against ambient and atmospheric conditions, there are some environmental settings that may be detrimental to its operation and life expectancy. The operator should consult the factory regarding any questionable issues that may exist at his particular site. Indoor equipment is not weatherproof and should never be stored in an outdoor area for extended periods of time. Problematic Environments for Storage and Operation 1.

Avoid exposure to corrosive gases (particularly, but not exclusively, hydrogen sulfide and chlorine). Consult factory for acceptable levels.

2.

Avoid exposure to excessive moisture (i.e., relative humidity greater than 95%), dripping water, steam, and condensation. Excessive humidity causes moisture to condense on the sheet metal of the Perfect Harmony drive. Moisture from any source can cause permanent damage to the equipment (e.g., the inverter power circuits) and possible injury to the operator.

3.

Avoid exposure to conductive dust such as coal dust. In general, however, "non-conductive" dust should not be a problem.

4.

Avoid exposure to abrasive dust, oil vapor, explosive mixtures, explosive gases, and salt air. Although total system failure may not result, exposure to such elements may result in reduced life expectancy of the equipment.

5.

Avoid exposure to vibration, shocks, or tilting. All SINAMICS GH180 drives have been designed to withstand the shocks of truck transit, normal bumps and jolts during installation. Continuous mechanical shock may result in early failure of components.

6.

Avoid exposure to strong magnetic fields, nuclear radiation and high levels of RFI from communication transmitters.

Failure to follow these guidelines could jeopardize your Siemens Energy & Automation, Inc. warranty coverage.

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SECTION 2

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MANUAL DE INSTALACIÓN PARA VARIADORES AC DE VELOCIDAD PERFECT HARMONY SERIE GENIII/E REFRIGERADOS POR AIRE CON CONTROL NEXT GENERATION

Número de manual: A1A19000403 Versión 1.2 Septiembre de 2008

Siemens Energy & Automation, Inc. Large Drives A 500 Hunt Valley Road, New Kensington, PA, EE. UU., 15068 Teléfono: +1-724-339-9500 Teléfono de atención al cliente: Fax: +1-724-339-9562 Sitio Web de atención al cliente: Web: www.siemens.com Correo electrónico de atención al cliente:

1-800-333-7421 (24 horas) www.siemens.com/automation/support-request [email protected]

DECLARACIÓN DE CONFORMIDAD Nombre del fabricante:

Siemens

Dirección del fabricante:

LD R 500 Hunt Valley Road New Kensington, PA 15068

declara que el producto

EE. UU.

Nombre de producto:

Variadores de frecuencia AC, serie Perfect Harmony, GENII, GENIII y GEN3E refrigerados por aire y refrigerados por líquido (modelos de producto [459XXX.XX & 3100XXXX.XX])

Descripción del producto:

50 Hz/60 Hz, de 150 kW a 14.915 kW, entrada de 2,4 kV a 13,8 kV, salida de 2,4 kV a 7,2 kV.

Opciones de producto:

En esta declaración quedan incluidas todas las opciones del producto descrito.

Información adicional: Los productos mencionados en este documento cumplen los requisitos de la directiva 73/23/CEE sobre baja tensión (según propuesta enmendada) y la directiva 89/336/CEE sobre compatibilidad electromagnética (según propuesta enmendada). Directiva de seguridad de baja tensión: Los productos listados anteriormente cumplen la norma IEC 61800-5-1. Otras normas utilizadas son: IEC61800-5-1, IEC60529 e IEC60417. Directiva sobre compatibilidad electromagnética: Siemens certifica que el aparato al que se refiere esta declaración de conformidad cumple los requisitos de protección de la directiva del Consejo 89/336/CEE en la aproximación de la legislación de los estados miembros relacionada con la compatibilidad electromagnética. Las pruebas se han realizado según las normas genéricas EN50081-2, EN50082-2 y EN61000-4-2 para ESD; EN61000-4-3 para la inmunidad a radiaciones; EN61000-4-4 para EFT; EN61000-4-6 para la inmunidad a radiofrecuencia conducida; y EN61000-4-5 para la inmunidad a sobretensiones (Referencia a IEC61800-3). Evaluación de organismo competente para CEM realizada por York Services, Ltd. EMC Test Centre, Fleming Building, Donibristle Industrial Park, Dalgerty Bay, Dunfermline, FIFE KY119HZ. Certificado de organismo competente e informe nº 1084-2/CBC/CBR, fechado el 6 de agosto de 2001. Firmas: Nombre: Tom Bierman, Director de calidad

Responsable de la documentación técnica: Ray Tomer, Ingeniero de cumplimiento

Este manual es aplicable a todos los variadores AC de velocidad Perfect Harmony refrigerados por aire; entre ellos, GENIII (GENIII/e) (de 150 kW a 7.500 kW) provistos de los siguientes tamaños de celdas: de 00A a 5C (celdas de 460 V) 70, 100, 140, 200 y 260 (celdas de 630 V) 0I, 1I, 2I, 3I, 4I, 315H, 375H, 500H y 660H (celdas de 690 V) Perfect Harmony, GENIII (GEN3) y GENIII/e (GEN3e) son líneas de productos de variadores AC de Siemens LD A. Si necesita asistencia técnica y soporte urgente in situ llame al teléfono gratuito (EE. UU.) de s 1.800.333.7421. Historial de versiones Versión 1.0 (original)

Agosto de 2003

Versión 1.1

Octubre de 2003

Versión 1.2 (ECO - 79B92611) (ECR - 13140)

Septiembre de 2008

© 2008 de s. Está prohibida la reproducción de cualquier parte de este documento ya sea mecánica o electrónicamente sin el consentimiento previo de s LD A

Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e

Contenido

Contenido Precauciones y advertencias de seguridad .....................................................................iii Acerca de este manual....................................................................................................... v Separación de manuales .......................................................................................... v Herramientas de referencia...................................................................................... v Convenciones utilizadas en este manual ................................................................ vi Capítulo 1: Introducción................................................................................................1-1 Introducción a Perfect Harmony ..........................................................................1-1 Entrada de alimentación limpia.....................................................................1-1 Factor de potencia alto y corrientes de entrada senoidales casi perfectas.....1-2 Tensiones de salida con onda senoidal casi perfecta ....................................1-3 Descripción general de hardware .........................................................................1-3 Descripción general de las características ............................................................1-4 Especificaciones ...................................................................................................1-6 Capítulo 2: Componentes de hardware........................................................................2-1 Configuración del hardware .................................................................................2-1 Sección del transformador.............................................................................2-3 Sección de E/S de cliente ..............................................................................2-7 Secciones de celdas y de control (especificaciones de celdas para GENIII) .................................................................................................2-8 Opción de bypass de celdas.........................................................................2-16 Sistema de control de celdas ..............................................................................2-16 Sistema de control maestro.................................................................................2-16 Circuito de potencia............................................................................................2-21 Monitorización de la calidad de la energía entrada.....................................2-21 Capítulo 3: Instalación y configuración .......................................................................3-1 Introducción..........................................................................................................3-1 Recepción .............................................................................................................3-1 Bultos....................................................................................................................3-1 Cálculo de pesos...................................................................................................3-1 Manipulación........................................................................................................3-1 Elevación con puente grúa utilizando eslingas .............................................3-2 Uso de una carretilla elevadora .....................................................................3-3

A1A19000403: Versión 1.2

s

i

Contenido

Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e

Uso de carros ................................................................................................ 3-3 Uso de rodaduras sobre tubos ....................................................................... 3-4 Ubicación ............................................................................................................. 3-4 Anclaje de armarios en suelos y paredes ............................................................. 3-5 Cableado del armario del transformador ............................................................. 3-5 Cableado externo ................................................................................................. 3-6 Cableado de alimentación de entrada ........................................................... 3-7 Protección de la tensión de entrada de primario........................................... 3-7 Tierra............................................................................................................. 3-8 Cableado de variador inhibido y parada de emergencia............................... 3-9 Especificaciones de par...................................................................................... 3-10 Resistencias de aislamiento ............................................................................... 3-11 Acondicionamiento del condensador de la celda............................................... 3-11 Apéndice A: Glosario de términos .............................................................................. A-1 Apéndice B: Abreviaturas usadas habitualmente.......................................................B-1 Notas............................................................................................................................... N-4 Formulario de comentarios del lector ......................................................................... R-1 Soluciones de servicio técnico, registro de garantía y puesta en marcha ............... W-1

s ii

A1A19000403: Versión 1.2

Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e

Precauciones y advertencias de seguridad

Precauciones y advertencias de seguridad Los variadores Perfect Harmony están diseñados con especial consideración hacia la seguridad personal. Sin embargo, como ocurre con cualquier pieza de un equipo de alta potencia, hay numerosas conexiones internas que están a tensiones potencialmente letales. Además, algunos componentes internos están bastante calientes al tacto. Siga las advertencias que se muestran más abajo al trabajar en un sistema Perfect Harmony o cerca de él.

Peligro: Riesgo de descarga eléctrica. • Siga siempre los procedimientos adecuados de bloqueo/señalización antes de comenzar cualquier trabajo de mantenimiento o solución de problemas en el variador. • Siga siempre las precauciones estándar de seguridad y las normativas y reglamentos locales durante la instalación de cableado externo. Debe mantenerse una separación de protección entre el cableado de muy baja tensión (ELV) y cualquier otro según se especifica en IEC 61800-5-1. • Trabaje siempre con una mano, utilice calzado de seguridad aislante o de goma, así como gafas de seguridad. Igualmente, trabaje siempre en presencia de otra persona. • Tenga siempre extrema precaución al manipular o medir componentes que estén dentro de la envolvente. Tenga cuidado para evitar que los cables de los instrumentos se cortocircuiten entre sí o toquen otros terminales. • Utilice únicamente instrumentos (p. ej., medidores, osciloscopios) concebidos para la medición de alta tensión (es decir, el aislamiento se proporciona dentro del instrumento, no a través de la tierra de chasis del instrumento). • Nunca piense que con abrir el seccionador de entrada eliminará toda tensión eléctrica de los componentes internos. Sigue habiendo tensión en los terminales del seccionador de entrada. Además, puede haber presentes tensiones que se apliquen desde otras fuentes externas. • Nunca toque nada dentro de los armarios de Perfect Harmony hasta haber verificado que no están calientes ni sometidos a tensiones eléctricas. • Nunca elimine protectores de seguridad (marcados con una señal de ALTA TENSIÓN) ni intente medir puntos por debajo de los protectores. • Nunca haga funcionar el variador con las puertas del armario abiertas. La única excepción es el armario de control que trabaja con muy bajas tensiones (ELV). • Nunca conecte al sistema Perfect Harmony medidores u osciloscopios puestos a tierra; es decir, no aislados. • Nunca conecte o desconecte ningún aparato de medida, cableado o placa de circuito impreso mientras el variador esté bajo tensión. • Nunca neutralice la puesta a tierra del instrumento. • Únicamente el personal cualificado debe instalar, operar, solucionar problemas en este variador y realizar su mantenimiento. Personal cualificado es aquel que está "familiarizado con la construcción y funcionamiento del equipo y con los peligros asociados". • Es posible que sigan existiendo tensiones peligrosas dentro de los armarios de Perfect Harmony incluso cuando el seccionador está abierto (desconectado) y la alimentación está desconectada.

s A1A19000403: Versión 1.2

iii

Precauciones y advertencias de seguridad

Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e

Advertencia. • Cumpla siempre los requisitos y la normativa local a la hora de desechar componentes defectuosos (por ejemplo, CPU, batería, condensadores, etc.). • Garantice siempre el uso de un camión con plataforma lisa y plana para transportar el sistema de variador Perfect Harmony. Antes de descargar, asegúrese de que la base de hormigón está nivelada para el almacenamiento y la ubicación permanente. • Confirme siempre que las especificaciones del tonelaje de grúas, cables y ganchos son las adecuadas cuando eleve el sistema de variador. Si se deja caer o se hace descender demasiado rápido el armario, la unidad podría sufrir daños. • Nunca desconecte la alimentación del control mientras esté conectada la media tensión. Esto podría causar un sobrecalentamiento o daños graves en el sistema. • Nunca almacene material inflamable en la caja del variador, sobre ella o a su alrededor. Esto incluye los manuales y planos del equipo. • Nunca utilice carretillas elevadoras para elevar armarios que no estén equipados con ranuras de elevación. Asegúrese de que las uñas de la carretilla elevadora encajan con las ranuras de elevación correctamente y de que tienen la longitud adecuada. • Durante el funcionamiento, el nivel de presión acústica ponderado nominal puede llegar a superar los 70 dB a una distancia de 1 m del variador.

Equipo con componentes sensibles a descargas electrostáticas. • Esté siempre atento a las descargas electrostáticas (ESD) cuando trabaje cerca del armario de Perfect Harmony o cuando toque componentes que se hallen en su interior. Los circuitos impresos contienen componentes que son sensibles a la electricidad estática. Sólo el personal cualificado debe realizar tareas de manipulación y servicio técnico de los componentes sensibles a ESD, y sólo tras leer y comprender las técnicas adecuadas para ESD. Deben cumplirse las directivas ESD siguientes. El cumplimiento de estas directivas puede reducir notablemente la posibilidad de daños por ESD a los componentes del circuito impreso. • Transporte siempre los equipos sensibles a descargas electrostáticas en bolsas antiestáticas. • Utilice siempre un soldador con la punta puesta a tierra. Asimismo, utilice una bomba desoldadora metálica o una trenza de cobre al deshacer las soldaduras. • Asegúrese de que cualquier persona que maneje los circuitos impresos de Perfect Harmony lleve una pulsera estática puesta a tierra adecuadamente. La pulsera debe conectarse a tierra a través de una resistencia de 1 megaohmio. Se dispone de kits de conexión a tierra comercializados a través de casi todos los mayoristas de electrónica. • Es posible eliminar de un objeto conductor la carga estática acumulada tocándolo con una pieza de metal conectada a tierra adecuadamente. • Al manejar un circuito impreso, sujételo siempre por los bordes. • No deslice circuitos impresos por ninguna superficie (por ejemplo, mesa o banco de trabajo). En la medida de lo posible, realice el mantenimiento de los PCB en una estación de trabajo que tenga una cobertura conductora conectada a tierra a través de una resistencia de 1 megaohmio. Si no se dispone de un mantel conductor para la mesa, una superficie limpia de aluminio o de acero es un excelente sustituto. • Evite el plástico, el Styrofoam™, el vinilo y otros materiales no conductores. Se trata de excelentes generadores de cargas electrostáticas y no ceden su carga fácilmente. • Al devolver componentes a Siemens LD A, utilice siempre embalajes seguros frente a las descargas electrostáticas. Esto limita todo daño posterior debido a ESD. A lo largo de este manual aparecen precauciones y advertencias de seguridad adicionales. Estos mensajes son importantes y deben seguirse para reducir el riesgo de lesiones corporales o daños al equipo.

∇ ∇ ∇

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A1A19000403: Versión 1.2

Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e

Acerca de este manual

Acerca de este manual Separación de manuales Este manual forma parte de una serie de manuales concebidos para el uso con la serie Perfect Harmony de variadores para motores AC de velocidad ajustable. Cada parte de esta serie está concebida para el uso por parte de personal con unas cualificaciones y funciones especiales en el trabajo. Los manuales de esta serie se enumeran a continuación: •

Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e (A1A19000403)

•

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/GENIII/e (A1A19000404)

•

Manual del usuario de Perfect Harmony GENIII/e (A1A19000405)

El manual de instalación proporciona una descripción general del producto y trata, entre otros temas, del hardware y de aspectos importantes sobre la seguridad. En este manual se explican los pasos que deben realizarse antes y durante la instalación del variador. El manual de puesta en marcha y temas avanzados trata temas más técnicos de la configuración y el funcionamiento del variador. En este manual se incluyen descripciones detalladas de todos los parámetros, las funciones y las opciones de menú de las listas de selección. Asimismo se incluyen los procedimientos de configuración y arranque del software. Se tratan temas avanzados como la teoría del funcionamiento, las especificaciones técnicas, la programación del sistema, la operación del software de compilador y descompilador, las funciones de carga y descarga y otros aspectos relacionados con las aplicaciones y el funcionamiento. El manual del usuario está destinado a los operadores del variador. Este manual contiene una breve descripción general del producto y presenta, entre otros temas, una descripción general del hardware de los componentes externos del variador y precauciones básicas de seguridad. Se explican detalladamente el funcionamiento del teclado y de la interfaz de visualización. Se proporciona a modo de referencia un listado de parámetros. Asimismo en este manual se proporciona un apartado sobre resolución de problemas y mantenimiento que ayudará al operador a diagnosticar y corregir los problemas que puedan producirse y reducir la posibilidad de otros problemas en un futuro mediante inspecciones y tareas regulares de mantenimiento. Todos los manuales de esta serie contienen un glosario de términos, una lista de abreviaturas comunes y otras herramientas de referencia. Además, se proporciona un formulario para comentarios del lector. Le rogamos que rellene estos formularios y nos los envíe. Al analizar sus comentarios estaremos en condiciones de seguir superando sus expectativas y de proporcionarle documentación de productos completa, eficaz y fácil de usar.

Herramientas de referencia Se ha hecho mucho para promover el uso de este manual como herramienta de referencia. Las herramientas de referencia incluyen lo siguiente: •

Una tabla detallada de contenidos para localizar secciones o subsecciones concretas.

•

Representaciones en miniatura de los números de capítulos en los márgenes exteriores para localizarlos rápidamente.

•

Se aplican estilos especiales de texto para distinguir fácilmente entre capítulos, secciones, subsecciones, texto normal, nombres de parámetros, variables y marcas de software, así como puntos de prueba.

•

Un índice extenso.

•

Un glosario de términos y una lista de las abreviaturas más utilizadas.

Si tiene algún comentario o sugerencia para mejorar la organización o hacer más eficaz este manual, le rogamos que complete el formulario de comentarios del lector que se encuentra al final de este manual y lo envíe a Siemens LD A Document Control.

s A1A19000403: Versión 1.2

v

Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e

Convenciones utilizadas en este manual En este manual se utilizan las siguientes convenciones: •

Este manual debe utilizarse con la línea de productos Perfect Harmony con marcado CE.

•

Los términos "Perfect Harmony", "VF", "variador de frecuencia" y "variador" se utilizan indistintamente dentro de este manual.

*

Nota: Los iconos de mano situados en el margen izquierdo alertan a los lectores sobre asuntos acerca del funcionamiento o las aplicaciones que pueden tener un significado importante. El texto asociado aparece dentro de un recuadro para hacerlo más visible. Atención. Los iconos de atención situados en el margen izquierdo alertan a los lectores sobre precauciones importantes acerca de la seguridad o el funcionamiento. Estas notas advierten a los usuarios sobre posibles problemas que podrían causar daños al equipo o lesiones corporales. El texto asociado aparece dentro de un recuadro para hacerlo más visible. Precaución: Riesgo de descarga eléctrica. Los iconos de descarga eléctrica situados en los márgenes exteriores alertan a los lectores sobre precauciones importantes acerca de la seguridad o el funcionamiento. Estas notas advierten a los lectores sobre tensiones peligrosas, posibles riesgos para la seguridad o riesgos de descarga que podrían resultar mortales. El texto asociado aparece dentro de un recuadro para hacerlo más visible. Advertencia de ESD. Estos iconos en el margen izquierdo alertan a los lectores sobre dispositivos sensibles a descargas electrostáticas. Deben tomarse las precauciones oportunas contra las descargas electrostáticas antes de proseguir con el uso del equipo o manipularlo.

•

Los números de capítulo aparecen resaltados en los márgenes exteriores para facilitar el referenciado (ver margen).

•

Las designaciones de los puntos de prueba y los bloques de terminales se muestran en fuente Arial, mayúscula y negrita de 8 puntos (por ejemplo, TB1A).

•

En el índice, los números localizadores de página aparecen en tipos de letra normal para las referencias de índice estándar (por ejemplo, mostradas en cursiva, 6-24). Para las referencias de índice correspondientes a elementos de las figuras o de las ilustraciones, los números localizadores de página se muestran en negrita (por ejemplo, 3-3). Para las ilustraciones que también aparecen en las tablas, los números localizadores de página se muestran en negrita y cursiva (por ejemplo, 6-16).

•

El símbolo "∇ ∇ ∇" sirve para marcar el final del capítulo.

∇ ∇ ∇

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A1A19000403: Versión 1.2

Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e

Introducción

1

CAPÍTULO

1

Introducción

1.1 Introducción a Perfect Harmony Perfect Harmony es una serie de variadores de frecuencia para motores AC con modulación de ancho de impulsos diseñados y fabricados por Siemens LD A. El sistema de variador Perfect Harmony da respuesta a los siguientes temas que afectan a la calidad de energía: •

Proporcionar entrada de alimentación limpia

•

Proporciona un elevado factor de potencia

•

Proporciona una salida senoidal casi perfecta

1.1.1

Entrada de alimentación limpia

La serie de variadores Perfect Harmony satisface los requisitos más exigentes según la norma IEEE 519-1992 en cuanto a la distorsión armónica de la tensión y corriente, incluso cuando la potencia de la fuente no es mayor que la potencia nominal del variador. Esta serie protege contra la distorsión armónica a otros equipos conectados on-line (como ordenadores, teléfonos y reactancias de alumbrado). Perfect Harmony también impide que se produzca "diafonía" con otros variadores de velocidad. La entrada de alimentación limpia permite prescindir de los análisis de resonancia/armónicos, cuya realización lleva mucho tiempo, y de los costosos filtros de armónicos. La figura 1-1 ilustra las formas de onda con distorsión armónica de variadores típicos de 6 pulsos y de 12 pulsos, y del variador de la serie Perfect Harmony. Corriente fuente

Tensión fuente

Corriente fuente

Tensión fuente

Forma de onda de entrada de 6 pulsos típica

Forma de onda de entrada de 12 pulsos típica

Corriente fuente

Tensión fuente

Forma de onda de entrada serie Perfect Harmony

Figura 1-1: Comparaciones de formas de onda con distorsión armónica (6 pulsos, 12 pulsos y Perfect Harmony)

La distorsión armónica total de la corriente fuente es del 25% para 6 pulsos, del 8,8% para 12 pulsos y del 0,8% para Perfect Harmony. Las correspondientes distorsiones de tensión con una impedancia de fuente típica son de 10%, 5,9% y 1,2% respectivamente.

*

Nota: Las comparaciones anteriores se realizaron utilizando un variador típico (6 pulsos y 12 pulsos) con fuente de corriente de 750 kW, y un variador de la serie Perfect Harmony alimentado desde una fuente de 1100 kVA con impedancia del 5,75%.

s A1A19000403: Versión 1.2

1-1

Introducción

Factor de potencia alto y corrientes de entrada senoidales casi perfectas

El factor de potencia es una medida de la fracción de corriente que produce potencia activa en la carga. Típicamente, el factor de potencia se da en forma de porcentaje. Un VF con un factor de potencia alto (p. ej., 95%), aprovecha mucho mejor su demanda de corriente de red produciendo potencia activa en el motor, que un VF funcionando con un factor de potencia bajo (p. ej., 30%). Los VF con un factor de potencia de funcionamiento bajo suelen generar corrientes de línea con forma de onda cuadrada. Esto puede dar lugar a armónicos y otros problemas de resonancias asociados. La serie Perfect Harmony produce corrientes de entrada senoidales casi perfectas con un factor de potencia superior al 95% en todo el rango de velocidades, sin utilizar condensadores externos de corrección del factor de potencia. Esto elimina penalizaciones de la compañía eléctrica por factor de potencia y consumo máximo, y mejora la regulación de la tensión. Además, los alimentadores, disyuntores y transformadores no se sobrecargan con potencia reactiva. Las aplicaciones de baja velocidad se benefician especialmente de la serie Perfect Harmony, puesto que en todo su rango de velocidad se mantiene un factor de potencia alto y estable utilizando motores asíncronos estándar. En la figura 1-2 se comparan los gráficos del factor de potencia en función del porcentaje de la velocidad para la serie Perfect Harmony y para un variador con SCR y control de fase. 100

Porcentaje de factor de potencia

1

1.1.2

Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e

90

Variador de la serie Perfect Harmony

80 70 60 50

Variador SCR por control de fase

40 30 20

Porcentaje de velocidad

10 20

27

33 40

47 53

60 67 73

80

87 93 100

Figura 1-2: Comparación entre Perfect Harmony y un variador típico con SCR y control de fase

s 1-2

A1A19000403: Versión 1.2

Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e 1.1.3

Introducción

Tensiones de salida con onda senoidal casi perfecta

El diseño de la serie Perfect Harmony de variadores de frecuencia proporciona una salida senoidal sin necesidad de usar filtros de salida externos. Esto significa que el variador proporciona una forma de onda de la tensión de salida de baja distorsión, que genera un nivel acústico del motor prácticamente inaudible. Además, no es necesario reducir la potencia nominal de los motores (el variador puede utilizarse con motores de factor de servicio 1.0 existentes o nuevos). De hecho, los variadores Perfect Harmony eliminan los armónicos dañinos inducidos por el VF que provocan el calentamiento del motor. Igualmente, eliminan los pulsaciones del par inducidas por el VF, incluso a bajas velocidades, con lo que se reducen los esfuerzos en el equipo mecánico. Asimismo, se minimizan el esfuerzo dieléctrico de modo común y el esfuerzo de dV/dt. En la figura 1-3 se muestra un gráfico típico de la corriente de salida de un variador Perfect Harmony.

Corriente de salida fase C

Tiempo

Figura 1-3: Forma de onda casi senoidal de la corriente de salida de un variador Perfect Harmony

1.2 Descripción general de hardware Las configuraciones de los armarios de los variadores Perfect Harmony varían según los caballos del variador, el número y el tipo de celdas y otros factores. Sin embargo, las configuraciones de los armarios pueden, generalmente, dividirse en dos grandes categorías: •

Estilo GENIII (representado en la figura 1-4)

•

Estilo GENIII/e (representado en la figura 1-5)

Figura 1-4: VF Perfect Harmony GENIII de 4160 V (izquierda) y de 6600 V (derecha) típicos

s A1A19000403: Versión 1.2

1-3

1

Introducción

Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e

1

Figura 1-5: VF Perfect Harmony GENIII/e de 4160 V (izquierda) y de 6600 V (derecha) típicos

Estos dos estilos se comentan en el capítulo 2: Componentes de hardware.

1.3 Descripción general de las características Otras características del variador Perfect Harmony son: •

Ventiladores de refrigeración redundantes

•

Alta eficiencia

•

Fiabilidad

•

Construcción modular

•

Descargadores de sobretensiones

•

Circuitos de control de fibra óptica

•

Protección de arranque suave

•

Funcionamiento con varios motores

•

Funcionamiento con disparo libre

•

Modos de funcionamiento de doble rendimiento

•

Interrupciones de red por subtensión

•

Rearranque al vuelo

•

Bypass transparente de celda

•

Interfaz con herramientas de PC

•

Comprobación de celda de potencia

•

Celdas de reserva

•

Puerto serie

s 1-4

A1A19000403: Versión 1.2

Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e

•

Posibilidad de realizar informes

•

Capacidad para PLC Micro

•

Teclado e indicador de mensajes en inglés

•

Diagnósticos en línea

•

Módulo de visualización digital

•

Diagnósticos avanzados

•

Funcionamiento en línea durante el ajuste

•

Comunicaciones estándar del sector

•

Frenado de doble frecuencia

•

Ajuste automático

•

Supervisión de entrada

Introducción

1

s A1A19000403: Versión 1.2

1-5

Introducción

1

Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e

1.4 Especificaciones En la tabla 1-1 se indican las especificaciones comunes eléctricas y mecánicas de todos los sistemas Perfect Harmony estándar. Tenga en cuenta que las especificaciones de Perfect Harmony pueden modificarse sin notificación previa. Tabla 1-1: Especificaciones comunes de los sistemas Perfect Harmony estándar

Elemento

*

Descripción

Rango de kW

GENIII: hasta 2.240 kW a 6.300 V GENIII/e: hasta 5.970 kW a 6.600 V

Tensiones de la red de entrada

2,2 kV, 3,0 kV, 3,3 kV, 4,1 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 y 13,8 kV.

Tolerancia de tensión de entrada

+10%, -5% de la normal trifásica a la potencia nominal

Factor de potencia de entrada

0,95 por encima del 10% de carga

Tensiones de la red de salida

2,4 kV, 3,3 kV, 4,16 kV, 4,8 kV, 6,0 kV, 6,6 kV, 6,9 kV y 7,2 kV

Deriva de frecuencia de salida

± 0,5%

Rango de velocidades

0,5-330 Hz (según motor)

Capacidad de sobrecarga

Función del tipo de celda instalado

Rango de tiempos de acel/decel

0,5-3200 s (según carga)

Par de salida

15-139 Hz par nominal; 3-14 Hz y 140-330 Hz par reducido

Caja

NEMA 1 ventilada, IP31

Temperatura ambiente

0 - 40 °C

Temperatura de almacenamiento (sistema sin celdas)

-40 a 70 °C

Temperatura de almacenamiento (Celdas*)

-55 a 45 °C

Humedad

95% sin condensación

Altitud

Hasta 1000 m. Más de 1000 m requiere una reducción de las características nominales

Contaminación de polvo

< 100 micras, 1,8 mg/m3

Contaminación de gas

35

S/2

3

Cableado de variador inhibido y parada de emergencia

El sistema Perfect Harmony proporciona opcionalmente un pulsador de seta para parada de emergencia (o E-stop)que realiza dos funciones distintas (véase la figura 3-9): 1.

Emite una orden de parada interna que provoca que todos los IGBT dejen de excitarse. (Variador inhibido)

2.

Si está instalado correctamente, desactiva un contactor electromecánico proporcionado por el cliente que corta la alimentación de VF. (E-stop)

El pulsador con contactos NC permite un acceso coordinado a la función de parada de emergencia y a una función de inhibición. (1) (2)

Al CR3 Si se activa, esto inhibe el control del variador, obligándole a parar por disparo de todos los IGBTs.

Al bloque de terminación de E/S del control del cliente Este contacto eléctricamente aislado (accesible desde el bloque de terminación de E/S del control del cliente) puede usarse para proporcionar seguridad adicional desactivando un contactor electromecánico para eliminar completamente la alimentación desde el variador. Esta rama de parada de emergencia se ofrece al cliente en calidad de protección adicional.

Figura 3-9: Función Variador inhibido/parada de emergencia de Perfect Harmony

s A1A19000403: Versión 1.2

3-9

Instalación y configuración

Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e

3.10 Especificaciones de par Las conexiones realizadas durante la instalación del variador Perfect Harmony deben apretarse con el par adecuado. A continuación, se listan las especificaciones de par para el variador Perfect Harmony. Tabla 3-2: Especificaciones de par para Perfect Harmony

Tabla de pares estándar

3

Tamaño tornillo inglés (métrico)

Par de apriete

Desviaciones de las especificaciones de par estándar Conectores de Perfect Harmony

Par de apriete

2-56 (M2)

0,3 Nm

Todos los conectores verdes

0,6 Nm

4-40 (M3)

0,6 Nm

Receptáculo de tierra

4,1 Nm

6-32 (M3.5)

1,4 Nm

Panel de tierra

2,5 Nm

8-32 (M4)

2,5 Nm

F4, F5, F21, F22

2,5 Nm

10-32 (M5)

4,1 Nm

F23, F24, F25

4,1 Nm

1/4-20 (M6)

7,9 Nm

3MI

1,0 Nm

1/4-20 (M6) eléc

11,3 Nm

TB2, TBAMA, B, C, cubierta metálica

1,4 Nm

1/4-28

7,9 Nm

T6, relés, cableado de receptáculos

1,4 Nm

5/16-18

17,51 Nm

Transformador GND (T5)

7,9 Nm

(M8)

8,1 Nm

PB e interruptores luminosos (puerta)

1,0 Nm

3/8-16, 3/8-24

31,1 Nm

RTM

0,4 Nm

(M10)

20,3 Nm

Teclado

0,6 Nm

1/2-13 (M12)

75,9 Nm

Terminales (cables) interruptor

4,1 Nm

5/8-11

12,6 Nm

Terminales CTB y CTC

1,4 Nm

3/4-10

22,4 Nm

1

56,5 Nm

s 3-10

A1A19000403: Versión 1.2

Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e

Instalación y configuración

3.11 Resistencias de aislamiento Una vez que todo el cableado necesario esté reconectado, debe medirse la resistencia de aislamiento de los conductores de interconexión y los valores deben verificarse en la tabla 3-3. Tabla 3-3: Valores mínimos de resistencias de aislamiento

Tensión de prueba

Tensión de circuito nominal

Resistencia de aislamiento

Muy bajas tensiones (ELV)1 (≤ 50 V AC y ≤ 120 V DC)

250 V DC

≥ 0,25 MΩ

Hasta 500 V incluidos, con excepción de los casos anteriores

500 V DC

≥ 0,5 MΩ

Por encima de 500 V

1000 V DC

≥ 1,0 MΩ

1 - Esto incluye ELV de protección (PELV), ELV de seguridad (SELV) y ELV funcional (FELV) cuando el circuito se alimenta desde un transformador de seguridad (IEC 364-4-411.1.2.1) y también cumple los requisitos de IEC 364-4-411.1.3.3.

3.12 Acondicionamiento del condensador de la celda Los condensadores electrolíticos utilizados en la sección de filtro de cada celda de potencia deben acondicionarse para reponer el óxido perdido antes de dar tensión a máxima potencia si se produce una o las dos condiciones siguientes: • •

Las celdas se han almacenado libres de potencial durante más de dos años a una temperatura de entre -55 °C y 45 °C. Las celdas se han almacenado libres de potencial a más de 45 °C durante más de un mes.

El acondicionamiento requiere el funcionamiento desde una fuente de tensión variable de al menos 1 KVA durante hasta 1,5 h. Esto se puede conseguir con una fuente de tensión variable (variac) monofásica o trifásica capaz de 0 - 760 V AC (póngase en contacto con el soporte técnico de Siemens si necesita más información). El procedimiento es el siguiente: • •

•

Conecte la fuente variac a los terminales de entrada L1-L2-L3 Eleve la tensión en incrementos del 25% de la tensión nominal de celda cada 15 minutos (alrededor de 125 V AC para celdas de 460 V AC y alrededor de 200 V AC para celdas de 690 V AC) hasta llegar al 110% nominal de la tensión de celda (500 V AC para celdas de 460 V AC o 760 V AC para celdas de 690 V AC). Mantenga el 110% nominal de la tensión durante 1,5 h más.

∇ ∇ ∇

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3

Instalación y configuración

Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e

3

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Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e

Glosario de términos

A

APÉNDICE

A

Glosario de términos

Este apéndice contiene definiciones de términos y abreviaturas que se usan en todos los manuales de la serie Perfect Harmony. Álgebra de Boole: fue desarrollada por el matemático George Boole y se trata de unas reglas matemáticas que se utilizan en el diseño de sistemas digitales y lógicos. AND: función lógica booleana cuya salida es true si todas las entradas son true (verdadero). En la notación SOP, AND se representa como "∗" (por ejemplo, C=A∗B), aunque en ocasiones puede omitirse entre operandos en los que la operación AND está implícita (por ejemplo, C=AB). Armónicos: corrientes o tensiones AC no deseables que aparecen a frecuencias que son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. La frecuencia fundamental es la frecuencia más baja de la forma de onda (generalmente, la frecuencia de repetición). Los armónicos están presentes en cualquier forma de onda no senoidal y, en promedio, no pueden transmitir potencia. Los armónicos se generan a partir de cargas no lineales en las que la corriente no es estrictamente proporcional a la tensión. Las cargas lineales como resistencias, condensadores e inductancias no producen armónicos. Sin embargo, los dispositivos no lineales, como los diodos y los tiristores (SCR) generan corrientes armónicas. Los armónicos también se encuentran en los sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS/SAI), rectificadores, transformadores, reactancias, equipos de soldadura, hornos de arco y PCs. ASCII: acrónimo de American Standard Code for Information Interchange, un conjunto de códigos informáticos de 8 bits que se utiliza para la representación de texto. Bit: acrónimo de Binary digit (dígito binario). Generalmente, se utilizan bits para indicar un estado true (verdadero [1]) o false (falso [0]) dentro de la programación del variador. Carga: proceso mediante el cual se transmite información desde el variador a un dispositivo remoto, como un PC. El término "cargar" implica la transmisión de un archivo completo de información (p. ej. el programa del sistema), y no la comunicación interactiva continua entre los dos dispositivos. El uso de un PC para la carga requiere la disponibilidad en el PC de un software de comunicaciones. CEM: acrónimo de compatibilidad electromagnética; capacidad de un equipo para funcionar satisfactoriamente en su entorno electromagnético sin producir perturbaciones electromagnéticas intolerables en cualquier otro elemento del entorno. Circuito intermedio de DC: gran banco de condensadores entre la sección del convertidor y del inversor del variador. El circuito intermedio de corriente continua (CC/DC), junto con el rectificador, establece la fuente de tensión para el inversor. CLVC: acrónimo de Closed Loop Vector Control (control vectorial en lazo cerrado), que es uno de los seis modos de control del variador NXG. Se trata de un control vectorial de flujo para máquinas asíncronas (MI) que utiliza un encóder para obtener realimentación de velocidad. CMP: consulte el término SOP del glosario. Comparador: dispositivo que coteja dos magnitudes para ver si son iguales. Los submenús del comparador permiten al programador especificar dos variables para la comparación. Los resultados de las operaciones de comparación personalizadas se pueden usar en el programa del sistema. Compensación de deslizamiento: método para aumentar la referencia de velocidad para el circuito regulador de velocidad (que se basa en el par del motor) a fin de mantener la velocidad del motor a medida que cambia la carga en él. El circuito de compensación de deslizamiento aumenta la frecuencia a la que se controla la sección del inversor, a fin de compensar una disminución de la velocidad debida al estatismo de carga. Por ejemplo, un motor con una velocidad a plena carga de 1760 rpm tiene un deslizamiento de 40 rpm. La velocidad en vacío sería 1800 rpm. Si la corriente de la placa de características del motor es de 100 A, el variador envía una forma de onda de 60 Hz al motor

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s

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Glosario de términos

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(a plena carga); entonces, el circuito de compensación de deslizamiento haría que el inversor girara 1,33 Hz más rápido para permitir al motor funcionar a 1800 rpm, que es la velocidad de sincronismo del motor. Compilador: programa informático (o conjunto de programas) que convierte el lenguaje informático de alto nivel (código fuente) en un lenguaje de programación de bajo nivel (código ensamblador o máquina). Configuration Update: consulte la definición de ToolSuite. Consigna: velocidad deseada u óptima del VF para mantener los niveles de proceso (orden de velocidad). Control vectorial: uno de los dos modos de aplicación del variador Perfect Harmony. El modo de control vectorial significa que el algoritmo de control del variador se compone de un componente de control de velocidad de lazo cerrado y de un componente de control de par de lazo cerrado. Puesto que las aplicaciones de control vectorial requieren (a) pares de inicio controlados con precisión (±0,1%), (b) velocidades controladas con precisión (±0,1%), y/o (c) respuestas rápidas, tales aplicaciones utilizan un encóder o un sensor magnético para la realimentación de control de velocidad directa. Las aplicaciones de control vectorial habituales incluyen centrifugadoras, extrusoras y bancos de pruebas. Comparar con control estándar. CSMC: acrónimo de Closed Loop Synchronous Machine Control (Control de máquina síncrona [MS] en lazo cerrado). Uno de los seis modos de control del variador NXG. Se trata de un control vectorial de flujo para máquinas síncronas que utiliza un encóder para realimentación de velocidad y proporciona una orden de excitación de campo dirigida a un regulador de campo externo. DBT: acrónimo de directiva de baja tensión; directiva de seguridad de la UE. Debug Tool: consulte la definición de ToolSuite. DEP: acrónimo de Directiva de equipos a presión; directiva de la UE relativa a los recipientes a presión. Descarga: proceso mediante el cual se transmite información desde un dispositivo remoto (como un PC) al variador. El término "descarga" implica la transmisión de un archivo completo de información (p. ej., el programa del sistema), en lugar de la comunicación interactiva continua entre los dos dispositivos. El uso de un PC para las descargas requiere la disponibilidad en el PC de un software especial de comunicaciones serie, que puede enlazar con el variador mediante RS232, o a través de Host Simulator mediante una conexión Ethernet. Deslizamiento: diferencia entre la frecuencia eléctrica del estátor del motor y la frecuencia mecánica del rotor del motor, normalizada a la frecuencia del estátor como se muestra en la siguiente fórmula: Deslizamiento =ω S - ω R ωS El deslizamiento es la fuerza que produce el par en un motor asíncrono. El deslizamiento también puede definirse como la potencia mecánica del motor dividida por la potencia de entrada del estátor. Diario de incidencias: los mensajes de fallo se guardan en la memoria, de forma que el operador puede verlos más tarde. Este lugar de la memoria se denomina diario de incidencias. El diario de incidencias enumera tanto los mensajes de fallo como los de alarma, la fecha y hora en que se produjeron, y la fecha y hora en que se resetean. Dígitos hexadecimales: (o "hex"); "cifras" utilizadas para representar números en el sistema numérico en base 16 (hex). A diferencia del familiar sistema decimal, que utiliza las cifras de 0 a 9 para formar números como potencias de 10, el sistema numérico en base 16 utiliza las cifras 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E y F para formar números como potencias de 16. DRCTRY: archivo de directorio para indicadores y marcas de sistema utilizados en la compilación de los programas del sistema. Proporciona una tabla de consulta directa de nombres ASCII para los números de ID internos. Asimismo, identifica si la marca es una palabra o un campo de bits, y también si se puede usar como entrada o salida solamente, o bien de ambas formas. E/S: acrónimo de entrada/salida. E/S se refiere a cualquiera y a todas las entradas y salidas conectadas a un sistema informático. Tanto las entradas como las salidas pueden clasificarse como analógicas (p. ej., potencia de entrada, salida del variador, salidas de medida, etc.) o digitales (p. ej., cierres de contactos o entradas de conmutador, salidas de relé, etc.).

A-2

s

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Glosario de términos

ELV: acrónimo de Extra Low Voltage (muy baja tensión); representa cualquier tensión que no supere un límite generalmente aceptado como 50 V AC y 120 V DC (sin armónicos). ESD: acrónimo de Electrostatic Discharge (descarga electrostática). ESD es un efecto eléctrico colateral no deseable que aparece cuando las cargas estáticas se acumulan en una superficie y se descargan en otra. Cuando intervienen circuitos impresos, se pueden producir posibles efectos colaterales como daños en los componentes y el funcionamiento anómalo, debido a la naturaleza sensible a las cargas electrostáticas de los componentes del circuito impreso. Estos efectos colaterales se pueden manifestar como problemas intermitentes o como fallos totales de los componentes. Es importante saber que estos efectos son acumulativos y pueden no ser evidentes. Evitación de resonancias: función que permite al operador programar hasta 3 frecuencias del sistema mecánico que el variador "omitirá" durante su funcionamiento. Evitación de velocidades críticas: es una función que permite al operador programar hasta 3 frecuencias para el sistema mecánico que el variador "omitirá" durante su funcionamiento. Fallos: condiciones de error que se han producido en el sistema Perfect Harmony. La gravedad de los fallos es variable. Asimismo, el tratamiento o acción correctiva de un fallo puede variar, desde cambiar un valor de un parámetro hasta sustituir un componente de hardware, como un fusible. FPGA: acrónimo de Field Programmable Gate Array (matriz de puertas programable en campo). Una FPGA es un circuito integrado que contiene miles de puertas lógicas. Frecuencia de portadora: frecuencia de conmutación fija de los dispositivos de potencia (IGBT) dentro de la sección de potencia de cada celda. La frecuencia de portadora se mide en ciclos por segundo (Hz). Función: uno de los cuatro componentes que se encuentran en el sistema de menús de Perfect Harmony. Las funciones son programas integrados que realizan tareas específicas. Ejemplos de funciones son System Program Upload/ Download (Carga/descarga del programa del sistema) y Display System Program Name (Visualización del nombre de programa del sistema). Funcionamiento de bypass automático: funcionamiento igual al funcionamiento de bypass, pero se produce automáticamente si un variador presenta una anomalía y ha transcurrido un tiempo predefinido después de la anomalía. Función de pérdida de señal: esquema de control que permite al operador seleccionar una de las tres posibles acciones en el caso de que se pierda la señal de un sensor externo configurado para especificar la demanda de velocidad. Bajo esta condición, el operador puede programar el variador (a través del programa del sistema) para (1) revertir a una velocidad fija preprogramada, (2) mantener la velocidad actual o (3) efectuar una parada controlada (en rampa) del variador. La velocidad actual se mantiene por defecto. Función de "rearranque al vuelo": se puede utilizar con cargas de inercia elevada (por ejemplo, ventiladores) y sirve para que el variador pueda intentar la conexión a un motor que ya se encuentra girando. Esta función se puede habilitar a través del sistema de menús del NXG. Histórico: herramienta de solución de problemas/diagnóstico del control NXG Perfect Harmony. El histórico registra continuamente el estado del variador, incluidas las palabras de fallo internas y múltiples variables que el usuario puede seleccionar. Esta información se muestrea en cada ciclo de lazo lento del control NXG (generalmente de 450 a 900 veces por segundo). Si se produce un fallo, el registro se congela un número determinado de muestreos tras el evento de fallo, y las muestras de datos anteriores y posteriores a la condición de fallo se registran para permitir el análisis posterior al fallo. El usuario puede seleccionar el número de muestras registradas a través del control NXG, así como la opción de registrar el histórico dentro del registro de eventos del VF. Host Simulator: consulte la definición de ToolSuite. IGBT: acrónimo de Insulated Gate Bipolar Transistors (transistores bipolares de puerta aislada). Los IGBT son semiconductores que se utilizan en los variadores Perfect Harmony para proporcionar una conmutación fiable y de alta velocidad, funciones de alta potencia, una mejor precisión en el control y una reducción en el ruido del motor. Intel hex: hace referencia a un formato de archivo en el que los registros consisten en números hexadecimales (base 16) en formato ASCII con información de dirección de carga y comprobación de errores integrada. Inversor: parte del variador que convierte la tensión DC a tensión AC. El término "inversor" se utiliza a veces erróneamente para referirse al variador completo (las secciones de rectificador, circuito intermedio de DC e inversor).

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s

A-3

A

Glosario de términos

A

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Lista de selección: uno de los cuatro elementos que se encuentran en el sistema de menús de Perfect Harmony. Las listas de selección son parámetros que tienen una lista finita de "valores" predefinidos entre los que se puede elegir, en lugar de un rango de valores usado por los parámetros. Lógica de escalera: también esquema en lógica de escalera; representación gráfica de la lógica en la que dos líneas verticales, que representan la energía, fluyen desde la fuente de la izquierda y el sumidero de la derecha, con ramas lógicas entre ellas, que se asemejan a los travesaños de una escalera. Cada rama consta de varios contactos etiquetados, colocados en serie y conectados a una única bobina de relé (o bloque de función) a la derecha. Modo automático: esquema de control en el que el operador selecciona una entrada para utilizar como la entrada de velocidad deseada. El perfil de velocidad se utiliza en el modo automático para permitir al operador escalar la salida en función de un rango de entradas programables. Modo de parada: se utiliza para detener el variador de forma controlada, independientemente de su estado actual. Modo Jog: modo de funcionamiento que utiliza una velocidad jog preprogramada cuando se cierra una entrada digital (programada como la entrada de modo Jog). Modo manual: esquema de control de Perfect Harmony en el que el operador define manualmente la velocidad deseada del variador. En el modo manual local, la velocidad deseada se define mediante las flechas arriba y abajo situadas en el teclado frontal del variador. En el modo manual remoto, la velocidad deseada se define mediante una entrada de potenciómetro (ubicada remotamente en relación con el variador) que está cableada con el variador. Motor asíncrono: motor AC que produce un par a partir de la reacción entre un campo magnético variable (generado en el estátor) y la corriente inducida en las bobinas del rotor. Memoria: área de almacenamiento de trabajo para el variador Perfect Harmony, que es un conjunto de chips de RAM. Menú rápido: función del sistema de menús que permite al operador acceder directamente a cualquiera de los menús o parámetros, en lugar de tener que desplazarse a través de los menús hasta el elemento deseado. Esta función utiliza el botón [SHIFT] conjuntamente con la flecha derecha. Se solicita al usuario que introduzca el número de ID de cuatro dígitos asociado al menú o parámetro deseado. Microprocesador: unidad central de procesamiento (CPU) que existe en un único chip de silicio. La tarjeta del microprocesador es el circuito impreso en el que está montado el microprocesador. El variador NXG emplea un ordenador de tarjeta sencilla con un microprocesador Pentium®. NEMA 1 y NEMA 12: NEMA 1 es un grado de protección según el cual ninguna abertura permite la penetración de una varilla de 6,35 milímetros de diámetro. Las cajas NEMA 1 están concebidas únicamente para el uso en interiores. NEMA 12 es un grado de protección de NEMA más exigente que califica el armario como "hermético al polvo" (no obstante, no se aconseja utilizar NEMA 12 en atmósferas de polvo con conductividad eléctrica). El grado equivalente de IEC es IP52. Niv RH: este término hace referencia a los dos campos de seguridad asociados a cada parámetro del sistema. Estos campos permiten al operador personalizar funciones de seguridad específicas para cada opción de menú (submenú, parámetro, lista de selección y función). Estos campos se muestran en volcados de parámetros y tienen los significados siguientes. Niv es el término para el nivel de seguridad. El ajuste R=1 bloquea el cambio de parámetros, y el ajuste H=1 oculta la opción de menú hasta que se haya activado el nivel de acceso adecuado. Normalmente abierto (NA): hace referencia al contacto de un relé que está abierto cuando la bobina no está conectada a la alimentación. Normalmente cerrado (NC): hace referencia al contacto de un relé que está cerrado cuando la bobina no está conectada a la alimentación. OLTM: acrónimo de Open Loop Test Mode (modo de prueba en lazo abierto); uno de los seis modos de control del variador NXG. OLVC: acrónimo de Open Loop Vector Control (control vectorial en lazo abierto); también denominado control vectorial sin encóder. OLVC es un control vectorial de flujo y es uno de los seis modos de control del variador NXG. El variador calcula la velocidad de rotación del rotor y la utiliza para la realimentación de velocidad.

A-4

s

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Glosario de términos

OOS: abreviatura de Out Of Saturation (fuera de saturación); tipo de condición de fallo en la que se detecta una caída de tensión a través de uno de los IGBT durante la conducción. Esto puede indicar que el motor está consumiendo corriente demasiado rápido o en exceso. Opción de bypass: puede seleccionarse para proporcionar el funcionamiento desde la red opcional del motor. OR: función lógica booleana cuya salida es true (verdadero) si alguna de las entradas es true (verdadero). En la notación SOP, OR se representa como "+". Par: fuerza que produce (o intenta producir) rotación, como en el caso de un motor. Parámetro: uno de los cuatro elementos que se encuentran en el sistema de menús de Perfect Harmony. Los parámetros son atributos de sistema con los valores correspondientes que el usuario puede supervisar o bien, en algunos casos, modificar. PID: acrónimo de proporcional + integral + derivativo; esquema de control utilizado para controlar equipos de modulación de tal forma que la salida de control se basa en (1) una parte proporcional del error entre la consigna deseada y el valor real de realimentación, (2) la suma de este error a lo largo del tiempo y (3) la variación del error con el tiempo. Las contribuciones de cada uno de estos tres componentes a la salida se combinan para crear una única respuesta de salida. La parte con la que cada componente contribuye puede programarse a través de parámetros de ganancia. Optimizando estos parámetros de ganancia, el operador puede "ajustar" el lazo de control PID para obtener la máxima eficiencia, sobreoscilaciones mínimas, un tiempo de respuesta rápido y un ciclo mínimo. Puentes: los bloques de puentes son grupos de pines que pueden controlar funciones del sistema de acuerdo con el estado de los puentes. Los puentes (conectores pequeños extraíbles) están instalados (on) o no instalados (off) para proporcionar un conmutador de hardware. RAM: acrónimo de Random Access Memory (memoria de acceso aleatorio); área de almacenamiento temporal para la información del variador. La información en RAM se pierde cuando se desconecta de la alimentación. Por esta razón se la denomina memoria volátil. Rectificador: componente del variador que convierte tensión AC a tensión DC. Regeneración: característica de un motor AC para actuar como generador cuando la frecuencia mecánica del rotor es mayor que la frecuencia eléctrica aplicada. Relé: dispositivo controlado eléctricamente que provoca un cambio de estado en los contactos eléctricos. Cuando se aplica la tensión nominal a la bobina de un relé, los contactos abiertos se cierran y los contactos cerrados se abren. RS232C: estándar de comunicaciones serie de EIA (Electronics Industries Association). SMC: acrónimo de Synchronous Motor Control (control de motor síncrono); uno de los seis modos de control del variador NXG. Este modo calcula la velocidad de rotación de modo similar al control vectorial en lazo abierto, y controla la referencia del campo del motor síncrono como en un control en lazo cerrado de motor síncrono. SOP: (1) acrónimo de Sum Of Products (suma de productos). La expresión "suma de productos" tiene su origen en la aplicación de las reglas del álgebra de Boole para producir un conjunto de términos o condiciones que se agrupan de forma que representen caminos paralelos (con OR) de condiciones requeridas que deben cumplirse en su totalidad (con AND). Esto equivaldría a ramas de contactos conectados en una escalera lógica de relés que conectan con una bobina de relé común. En realidad, la notación se puede utilizar para describir con pocas palabras la lógica en escalera. (2) SOP, cuando se utiliza como extensión de archivo, se refiere a System Operating Program (programa de sistema operativo). SOP Utilities: programa contenido en la Tool Suite de Siemens LD A que se utiliza para convertir entre texto y código máquina. También se puede utilizar para cargar y descargar archivos a través de la conexión RS232. Submenús: uno de los cuatro componentes que se encuentran en el sistema de menús de Perfect Harmony. Los submenús son menús anidados (es decir, menús dentro de otros menús). Los submenús se utilizan para agrupar lógicamente elementos de menú basándose en las similitudes de funcionalidad o uso. System Operating Program: las funciones de las entradas y salidas programables están determinadas por el programa de sistema por defecto. Estas funciones se pueden cambiar si se modifican los menús de configuración adecuados desde la pantalla y el teclado frontal. También es posible modificar las asignaciones de E/S editando el programa del sistema (un archivo de texto ASCII con la extensión SOP), compilándolo mediante el programa compilador, y a

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s

A-5

A

Glosario de términos

A

Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e

continuación, descargándolo en el controlador a través de su puerto serie, siempre utilizando el programa SOP Utility con la ToolSuite de Siemens LD A. Tarjeta flash: dispositivo de almacenamiento de memoria no volátil para el control NXG. Almacena el programa del variador, el programa del sistema, registros, parámetros y otros archivos del variador parecidos. Tasa de jerk: tiempo que tarda el variador en pasar de un valor de aceleración a otro. La tasa de jerk es un parámetro programable utilizado para limitar la velocidad de cambio de la aceleración. No tiene ningún efecto si la aceleración es constante. La tasa de jerk sirve para impedir pequeños rebases transitorios y proporciona la característica "curva en S" (gráfica velocidad/tiempo) cuando se alcanza la consigna de velocidad. Teorema de De Morgan: principio de dualidad del álgebra de Boole utilizado para convertir ecuaciones de lógica de sistema a la notación de suma de productos. ToolSuite: suite de programas desarrollada por Siemens que permite un acceso más fácil al variador NXG para su programación y supervisión. Consta de los siguientes componentes: •

ToolSuite Launcher: también denominado ToolSuite; se utiliza para coordinar otras herramientas.

•

SOP Utilities: se utiliza para iniciar un editor que compile o compile inversamente un programa de sistema. También permite la carga y descarga de programas del sistema a través de la conexión serie del variador.

•

Configuration Update: permite hacer copias de seguridad, actualizar y clonar variadores a través de un acceso directo al disco flash.

•

Host Simulator: se utiliza para supervisar, programar y controlar un variador de forma remota desde un PC a través del puerto Ethernet integrado del variador. Sus funciones principales son el cambio de parámetros, la pantalla de estado y la generación de gráficos de variables internas.

•

Debug Tool: esta herramienta se utiliza para visualizar las pantallas de diagnóstico del variador para detectar problemas en él o mejorar el rendimiento a través del puerto Ethernet integrado del variador.

ToolSuite Launcher: consulte la definición de ToolSuite. Usuario cualificado: persona con la formación adecuada que está familiarizado con la construcción y funcionamiento del equipo y con los peligros asociados. Variador: este término se refiere al equipo de conversión de potencia que convierte de forma controlada la potencia de la red en potencia para un motor. Variador de frecuencia (VF): dispositivo que toma una fuente de entrada AC de tensión y frecuencia fijas y la convierte en una salida de tensión y frecuencia variables que puede controlar la velocidad de un motor AC. Velocidad de sincronismo: hace referencia a la velocidad del campo magnético giratorio de un motor AC asíncrono. Viene determinada por la frecuencia aplicada al estátor y el número de polos magnéticos presentes en cada fase del devanado del estátor. La velocidad de sincronismo es igual a 120 veces la frecuencia aplicada (en Hz) dividida por el número de polos por fase. Velocidad de transferencia: medida de la rapidez con la que conmuta una línea, lo que representa el número de cambios de estado de la línea por segundo. La velocidad de transferencia del puerto serie para Perfect Harmony se selecciona a través del parámetro Baud Rate (Velocidad de transferencia) del menú Communications (Comunicaciones) [9]. VHZ: acrónimo de Volts per Hertz (Voltios por Hz); uno de los seis modos de control del variador NXG. Este modo está concebido para varios motores conectados en paralelo. Por tanto, inhabilita el rearranque al vuelo y el bypass rápido. En esencia, se trata de un control vectorial en lazo abierto sin ajuste fino (menor ancho de banda obtenido al reducir la ganancia) de los reguladores de corriente.

∇ ∇ ∇

A-6

s

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Abreviaturas usadas habitualmente

APÉNDICE

B

Abreviaturas usadas habitualmente

Este apéndice contiene una lista de los símbolos y abreviaturas que se usan habitualmente en la serie de manuales de Perfect Harmony.

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s

B-1

B

Abreviaturas usadas habitualmente

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Abreviaturas usadas habitualmente Abreviatura

B

Significado

•

Función AND booleana

+

Suma o función OR booleana

Σ

Sumatorio

τ

Par

µ

Microsegundo

A

Amperios

AC

Corriente alterna

acel

Aceleración

A/D

Conversor analógico-digital

ADC

Conversor analógico-digital

AI

Entrada analógica

Al

Altura

alg

Analógico

An, W AT

Anchura, vatios Alta tensión

BES

Bomba eléctrica sumergible

BIL

Nivel de pulso básico

C

Centígrado o condensador

CCB

Tarjeta de control de celda

ccw

Antihorario

CE

Conformidad Europea, anteriormente; ahora definición verdadera

CEM

Compatibilidad electromagnética

CLVC

Control vectorial en lazo cerrado

cm

Centímetros

cmd

Orden

com

Común

cond

Condensador

conec

Conector

corr, I

Corriente

CPS

Fuente de alimentación de control

s B-2

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Abreviatura CPU CSMC

Abreviaturas usadas habitualmente

Significado Unidad central de procesamiento

cu

Cúbico

cw

Horario

D, Pr

Derivativo (PID), profundidad

D/A

Digital-analógico (conversor)

db

Decibelio

DC

Corriente continua

DCR

Rack de control digital

DCS

Sistema de control distribuido

decel

Deceleración

deg, °

Grados

DHMS

Sistema de supervisión en pozo

disp

Disponible

div

División

dmd e

Demanda Error

EC

Conmutado eléctricamente

ELV

Muy baja tensión

EMI

Interferencia electromagnética

EPS

Fuente de alimentación de encóder

E/S

Entradas/Salidas

ESD

Descarga electrostática

ESTOP, e-stop

Parada de emergencia

fb, fdbk

Realimentación

FEM

Fuerza electromotriz

ffwd

Anticipativo

FLC

Corriente a plena carga

frec

Frecuencia

fwd

Adelante

GenIIIe

B

Control de motor síncrono en lazo cerrado

Generación IIIe

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s

B-3

Abreviaturas usadas habitualmente

Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e

Abreviatura GenIV

B

Significado Generación IV

gnd

Tierra

GUI

Interfaz gráfica de usuario

h

Horas

H 2O

Agua

hex

Hexadecimal

hist

Histórico

HVAC HVF Hz

Climatización, ventilación y calefacción Factor de armónicos de tensión Hercio

I

Integral (PID)

ID

Identificación

IEC

International Electrotechnical Commission (Comisión electrotécnica internacional)

IEEE

Institute of Electrical and Electronic Engineers (Instituto de ingenieros eléctricos y electrónicos)

IGBT

Transistor bipolar de puerta aislada

in

Entrada

INH

Inhibición

IOB

Panel de desconexión de E/S

IOC

Sobrecorriente instantánea

IP

Protección de entrada

k

1.000 (p. ej. kOhm)

kg

Kilogramos

kHz

Kilohercios

kV

Kilovoltios

kVA

Mil voltamperios

kW

Kilovatio

L

Inductancia

LAN

Red de área local

LCD

Pantalla de cristal líquido

ld

Carga

s B-4

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Abreviatura

Significado

LED

Diodo emisor de luz

LFR

Relé biestable de fallo

lím

Límite

LOS

Litros por segundo

m

Metros

mA

Miliamperios

mag

Magnetización

máx.

Máximo

MCC

Centro de control de motores

mín., min MQS

Miligramo Mínimo, minuto Medidor de calidad de energía

ms

Milisegundos

MT

Media tensión

mvlt

Tensión del motor

MW

Megavatio

NA

Normalmente abierto

NC

Normalmente cerrado

NEMA

National Electrical Manufacturer's Association (Asociación nacional de fabricantes eléctricos de EE. UU.)

Nm

Newton metro

NMI

Interrupción no enmascarable

NMM

Nivel medio del mar

NVRAM NXG

B

Pérdida de señal

l/s

mg

Abreviaturas usadas habitualmente

Memoria de acceso aleatorio, no volátil Control Next Generation

NXG II

Control Next Generation II

oamp

Corriente de salida

OLVC

Control vectorial en lazo abierto

OOS

Fuera de saturación (IGBT)

overld

Sobrecarga

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s

B-5

Abreviaturas usadas habitualmente

Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e

Abreviatura

B

Significado

P

Proporcional (PID)

Pa

Pascales

par, τ

Par

pb

Pulsador

PC

Computador personal o circuito impreso

PCB

Placa de circuito impreso

P/D

Por determinar

PID

Proporcional Integral Derivativo

PLC

Controlador lógico programable

PLL

Lazo enganchado en fase

pot

Potenciómetro

pp

Pico a pico

PP

Punto de prueba

ppm

Partes por millón

PPR

Impulsos por revolución

ProToPSTM PSDBP pt PWM Q1, Q2, Q3, Q4 rad RAM

Estrategia de protección tolerante del proceso Codo de densidad de potencia espectral Punto Modulación por ancho de pulso Designaciones de transistores de salida Radianes Memoria de acceso aleatorio

ref

Referencia

rev

Hacia atrás, revolución

RFI

Interferencia de radiofrecuencia

RLBK

Reducción

rms

Eficaz

RPM

Revoluciones por minuto

RTD

Detector de temperatura por resistencia

RTU

Unidad terminal remota

RX

Recibir (comunicaciones RS232)

s B-6

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Abreviatura s

Abreviaturas usadas habitualmente

Significado Segundos

SCB

Tarjeta de acondicionamiento de señales

SCR

Tiristor

ser

Serie

S-M

Sobremodulación

SMC

Control motor síncrono

SOP

Suma de productos; System Operating Program (programa de sistema operativo)

stab

Estabilidad

std

Estándar

sw

Conmutador/interruptor

T1, T2

Terminales de salida T1 y T2

TB

Bloque de terminales (bornes)

TC

Transformador de corriente

TCP/IP

Transmission Control Protocol/Internet Protocol (Protocolo de control de transmisión/Protocolo Internet)

THD

Distorsión armónica total

TOL

Sobrecarga térmica

trafo

Transformador

TT

Transformador de tensión

TX

Transmitir (comunicaciones RS232)

UPS V VA V AC var

B

Sistema de alimentación ininterrumpida Tensión, Voltios Voltamperios Voltios AC Variable

V DC

Voltios DC

vel

Velocidad

VF

Variador de frecuencia

V/Hz

Voltios por Hercio

VSI

Inversor de fuente de tensión

WAGO

Sistema de E/S de ampliación

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s

B-7

Abreviaturas usadas habitualmente

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Abreviatura WCIII

Significado Refrigerado por agua III

B ∇ ∇ ∇

s B-8

A1A19000403: Versión 1.2

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Indice

Indice A

B

Abreviaturas B-1 Acceso a cables de alimentación de control de entrada 2-2, 3-7 a los cables 2-1 Acerca de este manual v Acumulación de humedad, impedir 3-5 Advertencia al desconectar alimentación del control iv Aire de refrigeración 3-4, 3-5 Álgebra de Boole A-1, A-5 Alimentación de AC para control y ventiladores 3-7 Alimentación del control iv, 2-11, 2-16 advertencia al desconectar iv de tarjetas de celda 2-16 seccionador 2-5 Alimentación del ventilador 3-6 Almacenamiento 3-5 de parámetros en módulo de sistema 2-17 Altitud 1-6 Analizadores de motor 2-7 Anclaje de armarios en suelos y paredes 3-1, 3-5 Anclar armarios 3-5 AND A-5 Aparellaje 3-7 Aplicaciones de baja velocidad 1-2 Argollas 3-2, 3-7 Armario iii, 2-1, 3-7 anclar 3-5 centro de gravedad 3-3 de celdas 2-2, 2-16, 3-4, 3-5, 3-7 de control 2-1, 2-16, 3-7 de control, placas de acceso 3-7 de entrada de alimentación 3-7 de potencia de salida 2-1, 3-7 de ventilador 2-2, 3-5, 3-7 deformar 3-2 puntos de separación 3-7 Armario de transformador 2-1, 3-2, 3-3, 3-4, 3-5, 3-6, 3-7 cableado 3-5 ranuras de elevación 3-3 soporte del 3-2 Armónicos 1-2, 1-3 Arrancadores de motor de ventilador 2-5

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Baja tensión, regleta de bornes 2-5 Bloqueo/señalización procedimientos iii Bloques de terminales 2-7 Bultos 3-1, 3-8 Bypass 2-16

C Caballos nominales 2-15 Cable de fibra óptica a panel de bypass 2-17 Cableado de alimentación de entrada 3-7 Cableado de fases T1T2T3 o R-S-T 3-8 Cableado de parada de emergencia 3-9 Cableado del cliente, regleta de bornes 2-5 Cableado externo 3-1, 3-6 Cableado interno 3-1 Cables apantallados 3-6 Cables de conexión a tierra 3-8 Cajas 3-2 Cálculo de pesos 3-1 Calentamiento del motor 1-3 Cámara de aire 3-5 conexiones 3-5 Cámara de armario de salida 3-5 Cámara de salida 3-5 Capacidad de sobrecarga 1-6 Características de Perfect Harmony 1-3 Carretilla elevadora 3-3 ajuste de las uñas 3-3 clasificación de peso 3-3 dimensiones de las uñas 3-3 Carros 3-2, 3-3 clasificaciones de peso 3-4 Caudal de aire 3-5 Celdas daño debido a sobrecalentamiento iv de salida 2-15 de salida por fase 2-9 en una serie 2-8 separación galvánica 2-9 Centro de gravedad 3-3 Circulación de aire 3-4 CMP A-3 Colocación adecuada de las rodaduras sobre tubos 3-3 Colocación del entorno del variador 3-4

s

I-1

Indice

Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e

Comparaciones de formas de onda con distorsión armónica 1-1 Comparaciones mecánicas y eléctricas de tamaños de celdas 2-9 Compensar la fuente de tensión del primario 3-5, 3-6 Compilador A-1 Componentes de control maestro 2-8 eléctricos 2-16 térmicamente calientes iii Condensadores externos de corrección del factor de potencia 1-2 Conductores de tierra 3-9 Conector de bus de salida T1 de celdas 2-5 Conector de bus de salida T2 de celdas 2-5 Conector embarrado de DC L1, L2, L3 2-6 Conector RS232 3-7 Conexión a tierra 3-8 Conexiones de alimentación de control 2-7 de cámara 3-5 de tomas de transformador 3-6 expuestas iii secundarias trifásicas 2-11 Configuración 3-1 Conformidad con CEM 3-6, 3-7 Consideraciones sobre refrigeración 3-6 Control de celdas 2-11 Control maestro 2-9 Convenciones vi Corriente de celda maestra 2-15 Corriente de entrada 2-15 Corriente de salida 2-15 Corriente de salida de celda según el tamaño 2-9 Corrientes de entrada senoidales 1-2 Corrientes de línea con forma de onda cuadrada 1-2 Corrientes nominales de entrada 2-8 Corrientes nominales de salida 2-8 CR3 3-9

D Daño 3-1 Daños durante el envío 3-1 DBT A-2 Deformación de armarios 3-2 DEP A-2 Deriva de frecuencia de salida 1-6 Desalineación de armarios 3-4 Descarga electrostática iv Descargar 3-1 Descripción general 1-1 Diafonía impedir 1-1

I-2

Diagrama de conexiones de un sistema de 6,6 kV de 18 celdas 2-16 Dimensiones 3-1, 3-5 Dimensiones de rodaduras de tubos 3-4 Distorsión armónica 1-1 de corriente 1-1 de tensión 1-1 total de la corriente fuente 1-1

E Eficiencia 2-15 Elevación con eslingas 3-2 con grúa 3-2 con puente grúa 3-2 Eliminar exposición a los agentes exteriores 3-5 ELV iii, 3-11 Embarrado de DC L1 2-6 Enlace de control de celdas de fibra óptica 2-11 Enlaces de fibra óptica 2-16 Entrada de alimentación limpia 1-1 Entradas de aire 3-7 Entradas de potencia de cliente 2-5, 2-6 Escuadras superiores 3-5 Esfuerzo por dV/dt 1-3 Eslingas 3-2 longitud 3-2 resistencia 3-2 textiles 3-2 utilizadas para elevar el armario 3-2 Espacios de conexiones 3-5 Espacios entre armarios 3-5 Especificaciones 2-12, 3-1, 3-8, 3-9, 3-10 de caja 1-6 de frecuencia de entrada 2-11 de la caja NEMA 1 1-6 de longitud 2-11 de par 3-1, 3-8, 3-9, 3-10 de peso 2-11, 2-12, 2-15 Esquema de potencia 3-8 E-stop 3-9 Estructuras básicas 3-2 Evitación de resonancias A-3

F Factor de potencia 1-1, 1-2, 2-15 alto 1-2 de entrada 1-6 definición 1-2 unidades 1-2 Fallo de celda 2-16 Figura de armario 3-7

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Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e

Filtros 1-1, 1-3, 3-8 Filtros de armónicos 1-1 Forma de onda de 12 pulsos 1-1 Forma de onda de 6 pulsos 1-1 Forma de onda de corriente de salida 1-3 Formas de onda con distorsión armónica 1-1 Formulario de comentarios del lector R-1 Fuente de alimentación conmutada 2-11, 2-16 de tarjeta de control de celda/circuito de puerta 2-16 Funcionamiento inverso del motor del ventilador 3-7 Funciones e-stop 3-9 trabajo v Fusibles 2-5 de control de celdas 2-5 de ventilador 2-5

G Garantía W-1 GENII configuración del hardware 2-1 GENIII 3-7 Glosario de términos A-1

Indice

M Manipulación 3-1, 3-2, 3-3 carros 3-3 usar una carretilla elevadora 3-3 Manipulación correcta con la técnica de elevación con eslingas 3-2 Mantenimiento iii Manuales v Media tensión 3-6, 3-7 advertencia sobre la alimentación del control iv Medidores de calidad de energía 2-7 Medir, regleta de bornes 2-5 Módulo de sistema de control maestro 2-16 Motor calentamiento 1-3 Motor de ventilador funcionando al revés 3-7 Motores asíncronos 1-2 Motores de ventilador, arrancadores 2-5 Muy baja tensión iii

N Nivel acústico del motor 1-3 Notas N-4

H

O

Herramientas de referencia v Humedad 1-6

Opción de bypass de celdas 2-16 Operaciones de manipulación 3-1 OR A-5 Orden de parada 3-9 Orejetas de elevación 3-7

I IEC 364-4-411.1.2.1 3-11 IEC 364-4-411.1.3.3 3-11 IGBT 3-9, A-3 Ilustración de celda 2-9 Impedancia de fuente 1-1 Instalación 3-1 Instalador 3-1 Introducción 1-1

P

L l/s 2-15 L1 2-5 L2 2-5 L3 2-5 Lista de símbolos B-1 Longitud 2-15 Longitud de línea de alimentación de entrada 3-8

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Panel de control 3-10 Panel de terminación de E/S 3-9 Par de salida 1-6 Parada de emergencia 3-9 PB4 3-7 Peligros eléctricos iii mecánicos iv Pérdidas 3-4 en kW 2-15 nominales 3-4 Personal cualificado para el mantenimiento iii para solución de problemas y mantenimiento iii Peso 3-1, 3-2, 3-3, 3-4 de la gama 2-15 Placa de características del motor 2-15

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I-3

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Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e

Potencia de entrada acceso a los cables 3-7 de celdas 2-5, 3-7 tamaños de conductores 3-8 Precauciones de descarga electrostática iv de elevación iv de seguridad para almacenamiento iii de transporte iv y advertencias de seguridad ii-iv Presión acústica iv Presión y resistencia del aire en la cámara de salida 3-5 Problemas de resonancia 1-2 Programa del sistema 2-17 Puente grúa 3-2 Puertas delanteras del armario 3-4 Pulsaciones de par (inducidas por el VF) 1-3 Pulsador de seta 3-9 Puntos de separación 2-2, 3-7 Puntos de tierra 3-8

R Rango de kW 1-6 Rango de tiempos de aceleración 1-6 de deceleración 1-6 Rango de velocidades 1-6 Ranuras de elevación 3-2, 3-3, 3-7 Recibir 3-1 Reconexión de bultos 3-1 Reconexión del cableado interno 3-1 Reducción de las características nominales de los motores 1-3 Refrigeración 3-4, 3-6 reducción 3-5 Regleta de bornes de baja tensión 2-5 de medida 2-5 del cableado del cliente 2-5 Regulación de tensión mejorada 1-2 Requisitos de almacenamiento exterior 3-5 Requisitos de IEEE 519-1992 1-1 Requisitos de l/s 3-4 Requisitos de ventilación 3-4 Resistencia de aislamiento 3-1, 3-10, 3-11 Resistencias de realimentación 2-5 Riesgo de descarga eléctrica iii Rodadura sobre tubos 3-2, 3-4 colocación adecuada 3-4 dimensiones 3-4 Rotación del ventilador 3-8

I-4

S Salida de celdas 2-5, 2-8, 2-9, 2-11, 2-15 Salida senoidal 1-1, 1-3 Sección de control 2-9, 2-11 separación de todas las medias tensiones 2-11 Sección de E/S 2-7 de cliente 2-8 Seccionador iii de alimentación de control 2-5 Secuencia de fases RST 3-8 verificar 3-7 Seguridad iii Separación de celdas 2-9 Separación entre las secciones de control y de media tensión 2-11 Separación entre uñas 3-3 Separación galvánica de celdas 2-9 Separadores o balancines 3-2 Símbolo de tierra de protección 3-8 Símbolos B-1 Sistema de control 2-11 de celda 2-16 maestro 2-11 Sobrecalentamiento ii-iv, 1-3 Sobrecalentar el variador 3-7 Solución de problemas iii (sólo personal cualificado) iii Sustitución de tarjeta de microprocesador sin reprogramación 2-17

T Tamaños de celda para GENIII 2-8 Tamaños de conductores 3-8 Tamaños de conductores para tierra 3-9 Tapas de conducto de aire 2-2, 3-7 Tarjeta 2-16 Tarjeta analógico a digital 2-17 Tarjeta de control de celda/circuito de puerta 2-11 Tarjeta de control de celdas 2-9 Tarjeta de interfaz del sistema 2-17 Teclado 3-7 Temperatura ambiente 1-6 Tensión de salida 1-3 Tensión de servicio de salida 2-8, 2-15 Tensión mortal iii Tensiones de celdas secundarias 3-5 Tensiones de la red de entrada 1-6 Tensiones de la red de salida 1-6 Tensiones de salida senoidales 1-3 Tensiones peligrosas iii Terminales de potencia de entrada 2-5

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Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e

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Tierra iii, iv, 3-6, 3-8 tamaños de conductores 3-9 Tolerancia de tensión de entrada 1-6 Tomas de tensión 3-5, 3-6 Tomas de tensión de ±5% 3-5 Tomas principales de transformador 3-8 Tope de madera 3-3 Tornillos de anclaje 3-5 Trabas 3-5 Trabas roscadas de 1,2 cm 3-5 Trabas utilizadas para anclar 3-5 Transformador 2-3, 2-5, 2-6, 2-8, 2-15, 3-5 Transformador con desplazamiento de fase 2-11 Transformador de control 2-5 Transformador de corriente 2-5 Transformador de potencia 2-5 Transformador de potencia con varios secundarios y desplazamiento de fase 2-5 Transformador de potencia de entrada T1 2-6 Transformador T1 tomas 3-8 tomas de tensión (±5%) 3-5, 3-6 Transporte con carretilla elevadora 3-2 Transportista 3-1 Tubos básicos 3-2, 3-3 Tubos para carretilla 3-2, 3-3 Tubos transversales 3-2

U Ubicación 3-1 Uñas ajuste 3-3 dimensiones 3-3 Uñas de carretilla 3-2, 3-3 Uñas de carretilla elevadora iv Usar eslingas para elevar el armario 3-2

V Variador con SCR 1-2 Variador inhibido/parada de emergencia 3-9 Ventilador 2-8, 3-5 Ventilador centrífugo 3-5 Verificar las fases 3-7

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Formulario de comentarios del lector

Formulario de comentarios del lector Siemens LD A agradecerá cualquier comentario o crítica acerca de este manual con vistas a ofrecer una documentación de calidad que cumpla las necesidades de sus clientes. Le rogamos que rellene el formulario adjunto y nos haga llegar sus comentarios acerca de este manual. Tras rellenar este formulario, quite esta página del manual (o bien fotocópiela) y envíela por correo, correo electrónico o fax al departamento de documentación de Siemens LD A. Estos mecanismos repercutirán favorablemente en la documentación que reciba de Siemens. Gracias por sus comentarios. Siempre los valoramos y los apreciamos. ¿Cree que el manual está bien organizado?

• Sí

• No

¿La información se presenta claramente?

• Sí

• No

¿El manual está suficientemente ilustrado?

• Sí

• No

¿Cree que el material es correcto?

• Sí

• No

¿Preferiría un enfoque más técnico o menos técnico?

• Más

• Menos

¿Qué mejoras le gustaría que incorporáramos? (Concretice y cite ejemplos, si es posible).

¿Ha encontrado errores o inexactitudes técnicas? Si es el caso, indique los números de página y la información que se debe corregir.

¿Qué característica del manual ha sido más útil? ¿Y la que menos?

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R-1

Formulario de comentarios del lector

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Comentarios adicionales

Gracias por sus comentarios. Envíe sus comentarios por correo, fax o correo electrónico a la dirección siguiente: Atención: Documentation Control Siemens LD A 500 Hunt Valley Road New Kensington, PA 15068 EE. UU. Teléfono: 1+(724) 339-9500 Fax: 1+(724) 339-9562 Correo electrónico: [email protected]

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Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e Soluciones de servicio técnico, registro de garantía y puesta en marcha

Soluciones de servicio técnico, registro de garantía y puesta en marcha Para garantizar actualizaciones técnicas oportunas de sus equipos, rellene y envíe este formulario. El usuario final o el propietario de los equipos debe introducir esta información. Para obtener información acerca de soluciones de servicio técnico postventa, marque las casillas adecuadas antes de enviar el formulario a Siemens Energy & Automation, Inc.

Nombre de la empresa Persona de contacto Dirección de la empresa

Teléfono Fax Correo electrónico Referencia (P/N) (en puerta del sistema o panel del sistema) Número de pedido (SO #) (en puerta del sistema o panel del sistema) Fecha de puesta en marcha Puesta en marcha realizada por Para obtener información adicional por teléfono, rellene la tabla de más arriba y marque los elementos pertinentes abajo: • • • • • •

Garantía ampliada Acuerdo de servicio técnico completo Acuerdo de mantenimiento preventivo Formación en las instalaciones de Siemens Formación local en sus instalaciones Kits de repuestos

ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ

Devuelva esta información a Siemens en la dirección que se indica a continuación o bien envíela por fax al +1 (724) 339-9562 o bien llame al 1-800-333-7421 si necesita asistencia técnica. Visite nuestro sitio Web en www.siemens.com. Atención: Customer Service Operations Siemens LD A 500 Hunt Valley Road New Kensington, PA 15068 EE. UU.

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Soluciones de servicio técnico, registro de garantía y puesta en marcha Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e

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SECTION 3

AV Engº João F. G. Molina 1745 Jundiaí-SP, Brazil Phone: 0800 773 7373 Fax: +55 11 3833 4665 www.siemens.com.br

MANUAL DE PUESTA EN MARCHA Y TEMAS AVANZADOS PARA

VARIADORES

AC DE VELOCIDAD

DE LAS SERIES GENIII Y GENIII/E CON CONTROL NEXT GENERATION

Número de manual: A1A19000404 Versión 1.2 Septiembre de 2008

Siemens Energy & Automation, Inc. Large Drives A 500 Hunt Valley Road, New Kensington, PA, EE. UU., 15068 Teléfono: +1-724-339-9500 Teléfono de atención al cliente: Fax: +1-724-339-9562 Sitio Web de atención al cliente: Web: www.siemens.com Correo electrónico de atención al cliente:

1-800-333-7421 (24 horas) www.siemens.com/automation/support-request [email protected]

DECLARACIÓN DE CONFORMIDAD Nombre del fabricante:

Siemens

Dirección del fabricante:

LD R 500 Hunt Valley Road New Kensington, PA 15068

declara que el producto

EE. UU.

Nombre de producto:

Variadores de frecuencia AC, serie Perfect Harmony, GENII, GENIII y GEN3E refrigerados por aire y refrigerados por líquido (modelos de producto [459XXX.XX & 3100XXXX.XX])

Descripción del producto:

50 Hz/60 Hz, de 150 kW a 14.915 kW, entrada de 2,4 kV a 13,8 kV, salida de 2,4 kV a 7,2 kV.

Opciones de producto:

En esta declaración quedan incluidas todas las opciones del producto descrito.

Información adicional: Los productos mencionados en este documento cumplen los requisitos de la directiva 73/23/CEE sobre baja tensión (según propuesta enmendada) y la directiva 89/336/CEE sobre compatibilidad electromagnética (según propuesta enmendada). Directiva de seguridad de baja tensión: Los productos listados anteriormente cumplen la norma IEC 61800-5-1. Otras normas utilizadas son: IEC61800-5-1, IEC60529 e IEC60417. Directiva sobre compatibilidad electromagnética: Siemens certifica que el aparato al que se refiere esta declaración de conformidad cumple los requisitos de protección de la directiva del Consejo 89/336/CEE en la aproximación de la legislación de los estados miembros relacionada con la compatibilidad electromagnética. Las pruebas se han realizado según las normas genéricas EN50081-2, EN50082-2 y EN61000-4-2 para ESD; EN61000-4-3 para la inmunidad a radiaciones; EN61000-4-4 para EFT; EN61000-4-6 para la inmunidad a radiofrecuencia conducida; y EN61000-4-5 para la inmunidad a sobretensiones. (Referencia a IEC61800-3). Evaluación de organismo competente para CEM realizada por York Services, Ltd. EMC Test Centre, Fleming Building, Donibristle Industrial Park, Dalgerty Bay, Dunfermline, FIFE KY119HZ. Certificado de organismo competente e informe nº 1084-2/CBC/CBR, fechado el 6 de agosto de 2001. Responsable de la documentación técnica: Firmas: Ray Tomer, Ingeniero de cumplimiento Nombre: Tom Bierman, Director de calidad

Este manual es aplicable a todos los variadores AC de velocidad Perfect Harmony refrigerados por aire; entre ellos, GENIII (GENIII/e) (de 150 kW a 7.500 kW) provistos de los siguientes tamaños de celdas: de 00A a 5C (celdas de 460 V) 70, 100, 140, 200 y 260 (celdas de 630 V) 0I, 1I, 2I, 3I, 4I, 315H, 375H, 500H y 660H (celdas de 690 V) Perfect Harmony, GENIII (GEN3) y GENIII/e (GEN3e) son líneas de productos de variadores AC de Siemens LD A. Si necesita asistencia técnica y soporte urgente in situ llame al teléfono gratuito (EE. UU.) de s 1.800.333.7421. Historial de versiones Versión 1.0 (original)

Agosto de 2003

Versión 1.1

Octubre de 2003

Versión 1.2 (ECO - 79B92611) (ECR - 13140)

Septiembre de 2008

© 2008 de s. Está prohibida la reproducción de cualquier parte de este documento ya sea mecánica o electrónicamente sin el consentimiento previo de s LD A

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e

Contenido

Contenido Precauciones y advertencias de seguridad ....................................................................vii Acerca de este manual...................................................................................................... ix Separación de manuales ......................................................................................... ix Herramientas de referencia..................................................................................... ix Convenciones utilizadas en este manual ................................................................. x Capítulo 1: Introducción................................................................................................1-1 Introducción a Perfect Harmony ..........................................................................1-1 Alimentación limpia......................................................................................1-1 Factor de potencia alto y corrientes de entrada senoidales casi perfectas.....1-2 Tensiones de salida senoidales casi perfectas ...............................................1-2 Descripción general de hardware .........................................................................1-3 Descripción general de las características ............................................................1-4 Especificaciones ...................................................................................................1-5 Capítulo 2: Componentes de hardware........................................................................2-1 Configuración del hardware .................................................................................2-1 Sección del transformador.............................................................................2-3 Sección de E/S de cliente ..............................................................................2-7 Secciones de celdas y de control (especificaciones de celdas para GENIII) .................................................................................................2-8 Opción de bypass de celdas.........................................................................2-16 Sistema de control de celdas ..............................................................................2-16 Sistema de control maestro.................................................................................2-16 Circuito de potencia............................................................................................2-21 Monitorización de la calidad de la energía entrada.....................................2-21 Capítulo 3: Teclado e interfaz de visualización ...........................................................3-1 Introducción..........................................................................................................3-1 El teclado..............................................................................................................3-1 Tecla FAULT RESET...................................................................................3-2 Tecla AUTOMATIC.....................................................................................3-3 Tecla MANUAL STOP.................................................................................3-3 Tecla MANUAL START..............................................................................3-3 Las teclas 0 a 9 ..............................................................................................3-4

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Contenido

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e

Tecla ENTER/CANCEL .............................................................................. 3-7 Tecla de función SHIFT ............................................................................... 3-7 Teclas de flecha ............................................................................................ 3-8 Indicadores de diagnóstico ......................................................................... 3-12 La pantalla .................................................................................................. 3-13 Descripciones de menús..................................................................................... 3-18 Opciones del menú Motor (1)..................................................................... 3-22 Opciones del menú Drive (2)...................................................................... 3-27 Opciones del menú Stability (3) ................................................................. 3-36 Opciones del menú Auto (4)....................................................................... 3-42 Opciones del menú Main (5) ...................................................................... 3-53 Opciones del menú Log Control (6) ........................................................... 3-56 Opciones del menú Protect (7) ................................................................... 3-58 Opciones del menú Meter (8) ..................................................................... 3-61 Opciones del menú Communications (9) ................................................... 3-65 Configuración del menú para múltiples archivos de configuración (esclavos) .................................................................................................... 3-69 Capítulo 4: Procedimiento de puesta en marcha ........................................................ 4-1 Introducción ......................................................................................................... 4-1 Inspección visual previa al encendido ................................................................. 4-1 Prueba del circuito de potencia, modulación y contactor de bypass.................... 4-4 Prueba del variador en modo de prueba en lazo abierto sin motor...................... 4-6 Prueba del variador en modo de prueba en lazo abierto con el motor conectado ............................................................................................................. 4-9 Prueba del variador en el modo de control vectorial en lazo abierto con el motor conectado................................................................................................. 4-11 Prueba del variador en modo de control de motor síncrono .............................. 4-19 Ajuste del 3PCI (regulador SCR) ............................................................... 4-19 Prueba de la conexión del 3PCI al VF........................................................ 4-22 Prueba del variador con motor síncrono..................................................... 4-22 Ajuste del variador............................................................................................. 4-25 Ajuste automático ....................................................................................... 4-26 Rearranque al vuelo .................................................................................... 4-27 Menús de aplicación ................................................................................... 4-28 Procedimiento de transferencia síncrona (si procede) ....................................... 4-29 Configuración del filtro de salida (si procede) .................................................. 4-30

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e

Contenido

Ajuste de las ganancias del regulador de corriente con filtros de salida .... 4-32 Verificación del cableado del TC del filtro................................................. 4-32 Determinación de la resistencia del estátor en aplicaciones con cables largos........................................................................................................... 4-33 Configuración del encóder (si procede) ............................................................. 4-33 Verificación del funcionamiento del encóder ............................................. 4-34 Verificación de la supervisión de entradas......................................................... 4-34 Capítulo 5: Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento.......................................... 5-1 Introducción ......................................................................................................... 5-1 Operación de transferencia síncrona .................................................................... 5-1 Introducción .................................................................................................. 5-1 Configuración y fallos de la transferencia .................................................... 5-1 Transferencia a red........................................................................................ 5-1 Transferencia a variador ............................................................................... 5-3 Ejemplo con depósito. Transferencia síncrona con varios motores y un PLC .......................................................................................................... 5-5 Interfaz con PLC ........................................................................................... 5-7 Transferencia a red (desde control de VF a control de red).......................... 5-9 Transferencia a variador (desde control de red a control de VF) ............... 5-11 Señales necesarias....................................................................................... 5-12 Descripción de parámetros adicionales....................................................... 5-14 Funcionamiento del rearranque al vuelo ............................................................ 5-14 E/S de usuario .................................................................................................... 5-15 Introducción ................................................................................................ 5-15 Ajustes del acoplador Modbus Wago™ ..................................................... 5-16 Menú External I/O (2800)........................................................................... 5-19 E/S digitales ................................................................................................ 5-19 Menú Analog Output (4660)....................................................................... 5-20 Menú Analog Input (4090) ......................................................................... 5-20 Sistema de referencia de las señales para control del motor.............................. 5-21 Sistema de referencia .................................................................................. 5-21 Polaridades de la señal ................................................................................ 5-23 Bypass mecánico................................................................................................ 5-23 Bypass rápido ..................................................................................................... 5-24 Desplazamiento del neutro durante el bypass .................................................... 5-25 Monitorización de energía ................................................................................. 5-30

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Frenado de doble frecuencia .............................................................................. 5-31 Introducción al frenado de doble frecuencia .............................................. 5-31 Funcionamiento .......................................................................................... 5-31 Ajuste de parámetros para el frenado de doble frecuencia ......................... 5-34 Limitaciones ............................................................................................... 5-34 Economizador .................................................................................................... 5-35 Protección de sobrecarga térmica del motor ..................................................... 5-36 Disponibilidad del proceso: la ventaja de Perfect Harmony.............................. 5-38 ¿Qué es ProToPS™? .................................................................................. 5-38 ¿Cómo funciona ProToPS™?..................................................................... 5-38 Implementación de ProToPS™ .................................................................. 5-39 La ventaja de ProToPS™ ........................................................................... 5-39 Controlador PID................................................................................................. 5-40 Capítulo 6: Teoría.......................................................................................................... 6-1 Introducción ......................................................................................................... 6-1 Los circuitos de potencia ..................................................................................... 6-1 El sistema de control............................................................................................ 6-8 Los modos de control......................................................................................... 6-10 Control vectorial en lazo abierto (OLVC) .................................................. 6-11 Modo de prueba en lazo abierto (OLTM)................................................... 6-12 Control de motor síncrono (SMC).............................................................. 6-12 Control de voltios/hercios (V/Hz) .............................................................. 6-13 Control en lazo cerrado (CLVC o CSMC) ................................................. 6-14 Supervisión y protección del lado de entrada .................................................... 6-14 Limitación del par de salida del variador........................................................... 6-16 Reducción por subtensión en la entrada ..................................................... 6-16 Reducción por pérdida de fase en entrada .................................................. 6-16 Reducción térmica del transformador......................................................... 6-17 Limitación de par en menú ......................................................................... 6-17 Regeneración .............................................................................................. 6-17 Límite de debilitamiento de campo ............................................................ 6-17 Sobrecarga de corriente de la celda ............................................................ 6-18 Capítulo 7: Resolución de problemas y mantenimiento............................................. 7-1 Introducción ......................................................................................................... 7-1 Fallos y alarmas ................................................................................................... 7-1

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e

Contenido

Fallos y alarmas del variador ............................................................................... 7-3 Fallos y alarmas de celda ................................................................................... 7-23 Resolución de problemas por fallos generales de celdas y circuitería de potencia .................................................................................................. 7-31 Resolución de problemas por fallos de sobretemperatura de celda ............ 7-31 Resolución de problemas por fallos de sobretensión.................................. 7-32 Resolución de problemas por fallos de enlaces y comunicaciones de celda ....................................................................................................... 7-32 Resumen de los indicadores de estado de los paneles de bypass mecánico de MT ......................................................................................... 7-32 Fallos de usuario ............................................................................................... 7-32 Condiciones de salida inesperadas ..................................................................... 7-33 Límite de velocidad de salida ..................................................................... 7-33 Protección de entrada del variador..................................................................... 7-34 Protección de un ciclo (o detección de entrada de corriente reactiva excesiva) ..................................................................................................... 7-34 Pérdidas excesivas en el variador ............................................................... 7-34 Sobretemperatura y pérdida de refrigeración del transformador ................ 7-35 Comprobador portátil de celdas Harmony ......................................................... 7-35 Extracción de celdas de potencia ....................................................................... 7-37 Inspección semestral .......................................................................................... 7-39 Sustitución de piezas .......................................................................................... 7-40 Capítulo 8: Programación del sistema ......................................................................... 8-1 Introducción ......................................................................................................... 8-1 Terminología del programa del sistema............................................................... 8-1 Descripción general del proceso de compilación................................................. 8-3 Herramientas de software..................................................................................... 8-4 Archivo de fuente de entrada ............................................................................... 8-4 Identificación del tipo de sistema ................................................................. 8-5 Operadores y precedencia ............................................................................. 8-7 Formato de instrucción (SOP) ...................................................................... 8-8 Marcas de entrada ....................................................................................... 8-11 Marcas de salida.......................................................................................... 8-12 Interpretación de SOP ................................................................................. 8-14 Temporización de SOP ............................................................................... 8-14 Traducción de la lógica de escalera ............................................................ 8-14 Comparadores ............................................................................................. 8-16 A1A19000404: Versión 1.2

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Contenido

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e

Entradas analógicas .................................................................................... 8-17 Invocación del compilador................................................................................. 8-17 Compilador y descompilador basados en DOS .......................................... 8-18 Funcionamiento del compilador ........................................................................ 8-18 Archivo hex de salida ........................................................................................ 8-19 Descarga de un programa del sistema (archivo hex) ......................................... 8-20 Método mediante carga/descarga de SOP Utilities de Siemens LD A....... 8-20 Método de emulación de terminal .............................................................. 8-21 Terminación................................................................................................ 8-22 Carga de un programa del sistema (archivo hex)............................................... 8-23 Descompilador ................................................................................................... 8-24 Descompilador "integrado" basado en Windows ....................................... 8-24 Software de compilación inversa basado en DOS...................................... 8-25 Apéndice A: Glosario de términos .............................................................................. A-1 Apéndice B: Abreviaturas usadas habitualmente.......................................................B-1 Apéndice C: Planos del control del sistema................................................................ C-1 Apéndice D: Lista de repuestos recomendados.......................................................... D-1 Notas .............................................................................................................................. N-4 Formulario de comentarios del lector ......................................................................... R-1 Soluciones de servicio técnico, registro de garantía y puesta en marcha ............... W-1

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A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Precauciones y advertencias de seguridad

Precauciones y advertencias de seguridad Los variadores Perfect Harmony están diseñados con especial consideración hacia la seguridad personal. Sin embargo, como ocurre con cualquier pieza de un equipo de alta potencia, hay numerosas conexiones internas que están a tensiones potencialmente letales. Además, algunos componentes internos están bastante calientes al tacto. Siga las advertencias que se muestran más abajo al trabajar en un sistema Perfect Harmony o cerca de él.

Peligro: Riesgo de descarga eléctrica. • Siga siempre los procedimientos adecuados de bloqueo/señalización antes de comenzar cualquier trabajo de mantenimiento o solución de problemas en el variador. • Siga siempre las precauciones estándar de seguridad y las normativas y reglamentos locales durante la instalación de cableado externo. Debe mantenerse una separación de protección entre el cableado de muy baja tensión (ELV) y cualquier otro según se especifica en IEC 61800-5-1. • Trabaje siempre con una mano, utilice calzado de seguridad aislante o de goma, así como gafas de seguridad. Igualmente, trabaje siempre en presencia de otra persona. • Tenga siempre extrema precaución al manipular o medir componentes que estén dentro de la envolvente. Tenga cuidado para evitar que los cables de los instrumentos se cortocircuiten entre sí o toquen otros terminales. • Utilice únicamente instrumentos (p. ej., medidores, osciloscopios) concebidos para la medición de alta tensión (es decir, el aislamiento se proporciona dentro del instrumento, no a través de la tierra de chasis del instrumento). • Nunca piense que con abrir el seccionador de entrada eliminará toda tensión eléctrica de los componentes internos. Sigue habiendo tensión en los terminales del seccionador de entrada. Además, puede haber presentes tensiones que se apliquen desde otras fuentes externas. • Nunca toque nada dentro de los armarios de Perfect Harmony hasta haber verificado que no están calientes ni sometidos a tensiones eléctricas. • Nunca elimine protectores de seguridad (marcados con una señal de ALTA TENSIÓN) ni intente medir puntos por debajo de los protectores. • Nunca haga funcionar el variador con las puertas del armario abiertas. La única excepción es el armario de control que trabaja con muy bajas tensiones (ELV). • Nunca conecte al sistema Perfect Harmony medidores u osciloscopios puestos a tierra; es decir, no aislados. • Nunca conecte o desconecte ningún aparato de medida, cableado o placa de circuito impreso mientras el variador esté bajo tensión. • Nunca neutralice la puesta a tierra del instrumento. • Únicamente el personal cualificado debe instalar, operar, solucionar problemas en este variador y realizar su mantenimiento. Personal cualificado es aquel que está "familiarizado con la construcción y funcionamiento del equipo y con los peligros asociados". • Es posible que sigan existiendo tensiones peligrosas dentro de los armarios de Perfect Harmony incluso cuando el seccionador está abierto (desconectado) y la alimentación está desconectada.

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Precauciones y advertencias de seguridad

Advertencia. • Cumpla siempre los requisitos y la normativa local a la hora de desechar componentes defectuosos (por ejemplo, CPU, batería, condensadores, etc.). • Garantice siempre el uso de un camión con plataforma lisa y plana para transportar el sistema de variador Perfect Harmony. Antes de descargar, asegúrese de que la base de hormigón está nivelada para el almacenamiento y la ubicación permanente. • Confirme siempre que las especificaciones del tonelaje de grúas, cables y ganchos son las adecuadas cuando eleve el sistema de variador. Si se deja caer o se hace descender demasiado rápido el armario, la unidad podría sufrir daños. • Nunca desconecte la alimentación del control mientras esté conectada la media tensión. Esto podría causar un sobrecalentamiento o daños graves en el sistema. • Nunca almacene material inflamable en la caja del variador, sobre ella o a su alrededor. Esto incluye los manuales y planos del equipo. • Nunca utilice carretillas elevadoras para elevar armarios que no estén equipados con ranuras de elevación. Asegúrese de que las uñas de la carretilla elevadora encajan con las ranuras de elevación correctamente y de que tienen la longitud adecuada. • Durante el funcionamiento, el nivel de presión acústica ponderado nominal puede llegar a superar los 70 dB a una distancia de 1 m del variador.

Equipo con componentes sensibles a descargas electrostáticas. • Esté siempre atento a las descargas electrostáticas (ESD) cuando trabaje cerca del armario de Perfect Harmony o cuando toque componentes que se hallen en su interior. Los circuitos impresos contienen componentes que son sensibles a la electricidad estática. Sólo el personal cualificado debe realizar tareas de manipulación y servicio técnico de los componentes sensibles a ESD, y sólo tras leer y comprender las técnicas adecuadas para ESD. Deben cumplirse las directivas ESD siguientes. El cumplimiento de estas directivas puede reducir notablemente la posibilidad de daños por ESD a los componentes del circuito impreso. • Transporte siempre los equipos sensibles a descargas electrostáticas en bolsas antiestáticas. • Utilice siempre un soldador con la punta puesta a tierra. Asimismo, utilice una bomba desoldadora metálica o una trenza de cobre al deshacer las soldaduras. • Asegúrese de que cualquier persona que maneje los circuitos impresos de Perfect Harmony lleve una pulsera estática puesta a tierra adecuadamente. La pulsera debe conectarse a tierra a través de una resistencia de 1 megaohmio. Se dispone de kits de conexión a tierra comercializados a través de casi todos los mayoristas de electrónica. • Es posible eliminar de un objeto conductor la carga estática acumulada tocándolo con una pieza de metal conectada a tierra adecuadamente. • Al manejar un circuito impreso, sujételo siempre por los bordes. • No deslice circuitos impresos por ninguna superficie (por ejemplo, mesa o banco de trabajo). En la medida de lo posible, realice el mantenimiento de los PCB en una estación de trabajo que tenga una cobertura conductora conectada a tierra a través de una resistencia de 1 megaohmio. Si no se dispone de un mantel conductor para la mesa, una superficie limpia de aluminio o de acero es un excelente sustituto. • Evite el plástico, el Styrofoam™, el vinilo y otros materiales no conductores. Se trata de excelentes generadores de cargas electrostáticas y no ceden su carga fácilmente. • Al devolver componentes a Siemens LD A, utilice siempre embalajes seguros frente a las descargas electrostáticas. Esto limita todo daño posterior debido a ESD. A lo largo de este manual aparecen precauciones y advertencias de seguridad adicionales. Estos mensajes son importantes y deben seguirse para reducir el riesgo de lesiones corporales o daños al equipo.

∇ ∇ ∇

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A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Acerca de este manual

Acerca de este manual Separación de manuales Este manual forma parte de una serie de manuales concebidos para el uso con la serie Perfect Harmony de variadores para motores AC de velocidad ajustable. Cada parte de esta serie está concebida para el uso por parte de personal con unas cualificaciones y funciones especiales en el trabajo. Los manuales de esta serie se enumeran a continuación: •

Manual de instalación de Perfect Harmony GENIII/e (A1A19000403)

•

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/GENIII/e (A1A19000404)

•

Manual del usuario de Perfect Harmony GENIII/e (A1A19000405)

El manual de instalación proporciona una descripción general del producto y trata, entre otros temas, del hardware y de aspectos importantes sobre la seguridad. En este manual se explican los pasos que deben realizarse antes y durante la instalación del variador. El manual de puesta en marcha y temas avanzados trata temas más técnicos de la configuración y el funcionamiento del variador. En este manual se incluyen descripciones detalladas de todos los parámetros, las funciones y las opciones de menú de las listas de selección. Asimismo se incluyen los procedimientos de configuración y arranque del software. Se tratan temas avanzados como la teoría del funcionamiento, las especificaciones técnicas, la programación del sistema, la operación del software de compilador y descompilador, las funciones de carga y descarga y otros aspectos relacionados con las aplicaciones y el funcionamiento. El manual del usuario está destinado a los operadores del variador. Este manual contiene una breve descripción general del producto y presenta, entre otros temas, una descripción general del hardware de los componentes externos del variador y precauciones básicas de seguridad. Se explican detalladamente el funcionamiento del teclado y de la interfaz de visualización. Se proporciona a modo de referencia un listado de parámetros. Asimismo en este manual se proporciona un apartado sobre resolución de problemas y mantenimiento que ayudará al operador a diagnosticar y corregir los problemas que puedan producirse y reducir la posibilidad de otros problemas en un futuro mediante inspecciones y tareas regulares de mantenimiento. Todos los manuales de esta serie contienen un glosario de términos, una lista de abreviaturas comunes y otras herramientas de referencia. Además, se proporciona un formulario para comentarios del lector. Le rogamos que rellene estos formularios y nos los envíe. Al analizar sus comentarios estaremos en condiciones de seguir superando sus expectativas y de proporcionarle documentación de productos completa, eficaz y fácil de usar.

Herramientas de referencia Se ha hecho mucho para promover el uso de este manual como herramienta de referencia. Las herramientas de referencia incluyen lo siguiente: •

Una tabla detallada de contenidos para localizar secciones o subsecciones concretas.

•

Representaciones en miniatura de los números de capítulos en los márgenes exteriores para localizarlos rápidamente.

•

Se aplican estilos especiales de texto para distinguir fácilmente entre capítulos, secciones, subsecciones, texto normal, nombres de parámetros, variables y marcas de software, así como puntos de prueba.

•

Un índice extenso.

•

Un glosario de términos y una lista de las abreviaturas más utilizadas.

Si tiene algún comentario o sugerencia para mejorar la organización o hacer más eficaz este manual, le rogamos que complete el formulario de comentarios del lector que se encuentra al final de este manual y lo envíe a Siemens LD A Document Control.

s A1A19000404: Versión 1.2

ix

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Acerca de este manual

Convenciones utilizadas en este manual En este manual se utilizan las siguientes convenciones: •

Este manual debe utilizarse con la línea de productos Perfect Harmony con marcado CE.

•

Los términos "Perfect Harmony", "VF", "variador de frecuencia" y "variador" se utilizan indistintamente dentro de este manual.

Nota: Los iconos de mano situados en el margen izquierdo alertan a los lectores sobre asuntos acerca del funcionamiento o las aplicaciones que pueden tener un significado importante. El texto asociado aparece dentro de un recuadro para hacerlo más visible. Atención. Los iconos de atención situados en el margen izquierdo alertan a los lectores sobre precauciones importantes acerca de la seguridad o el funcionamiento. Estas notas advierten a los usuarios sobre posibles problemas que podrían causar daños al equipo o lesiones corporales. El texto asociado aparece dentro de un recuadro para hacerlo más visible. Precaución: Riesgo de descarga eléctrica. Los iconos de descarga eléctrica situados en los márgenes exteriores alertan a los lectores sobre precauciones importantes acerca de la seguridad o el funcionamiento. Estas notas advierten a los lectores sobre tensiones peligrosas, posibles riesgos para la seguridad o riesgos de descarga que podrían resultar mortales. El texto asociado aparece dentro de un recuadro para hacerlo más visible. Advertencia de ESD. Estos iconos en el margen izquierdo alertan a los lectores sobre dispositivos sensibles a descargas electrostáticas. Deben tomarse las precauciones oportunas contra las descargas electrostáticas antes de proseguir con el uso del equipo o manipularlo.

•

Los números de capítulo aparecen resaltados en los márgenes exteriores para facilitar el referenciado (ver margen).

•

Las designaciones de los puntos de prueba y los bloques de terminales se muestran en fuente Arial, mayúscula y negrita de 8 puntos (por ejemplo, TB1A).

•

En el índice, los números localizadores de página aparecen en tipos de letra normal para las referencias de índice estándar (por ejemplo, mostradas en cursiva, 6-24). Para las referencias de índice correspondientes a elementos de las figuras o de las ilustraciones, los números localizadores de página se muestran en negrita (por ejemplo, 3-3). Para las ilustraciones que también aparecen en las tablas, los números localizadores de página se muestran en negrita y cursiva (por ejemplo, 6-16).

•

El símbolo "∇ ∇ ∇" sirve para marcar el final del capítulo.

∇ ∇ ∇

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A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e

Introducción

1

CAPÍTULO

1

Introducción

1.1 Introducción a Perfect Harmony Perfect Harmony es una serie de variadores de frecuencia para motores AC con modulación de ancho de impulsos diseñados y fabricados por Siemens LD A. El sistema de variador Perfect Harmony da respuesta a los siguientes temas que afectan a la calidad de energía: •

Proporcionar entrada de alimentación limpia

•

Proporciona un elevado factor de potencia

•

Proporciona una salida senoidal casi perfecta

1.1.1

Entrada de alimentación limpia

La serie de variadores Perfect Harmony satisface los requisitos más exigentes según la norma IEEE 519-1992 en cuanto a la distorsión armónica de la tensión y corriente, incluso cuando la potencia de la fuente no es mayor que la potencia nominal del variador. Esta serie protege contra la distorsión armónica a otros equipos conectados on-line (como ordenadores, teléfonos y reactancias de alumbrado). Perfect Harmony también impide que se produzca "diafonía" con otros variadores de velocidad. La entrada de alimentación limpia permite prescindir de los análisis de resonancia/armónicos, cuya realización lleva mucho tiempo, y de los costosos filtros de armónicos. La figura 1-1 ilustra las formas de onda con distorsión armónica de variadores típicos de 6 pulsos y de 12 pulsos, y del variador de la serie Perfect Harmony. Corriente fuente

Tensión fuente

Forma de onda de entrada de 6 pulsos típica

Corriente fuente

Tensión fuente

Forma de onda de entrada de 12 pulsos típica

Corriente fuente

Tensión fuente

Forma de onda de entrada serie Perfect Harmony

Figura 1-1: Comparaciones de formas de onda con distorsión armónica (6 pulsos, 12 pulsos y Perfect Harmony)

La distorsión armónica total de la corriente fuente es del 25% para 6 pulsos, del 8,8% para 12 pulsos y del 0,8% para Perfect Harmony. Las correspondientes distorsiones de tensión con una impedancia de fuente típica son de 10%, 5,9% y 1,2% respectivamente. Nota: Las comparaciones anteriores se realizaron utilizando un variador típico (6 pulsos y 12 pulsos) con fuente de corriente de 750 kW, y un variador de la serie Perfect Harmony alimentado desde una fuente de 1100 kVA con impedancia del 5,75%.

s A1A19000404: Versión 1.2

1-1

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e

Introducción

Factor de potencia alto y corrientes de entrada senoidales casi perfectas

El factor de potencia es una medida de la fracción de corriente que produce potencia activa en la carga. Típicamente, el factor de potencia se da en forma de porcentaje. Un VF con un factor de potencia alto (p. ej., 95%), aprovecha mucho mejor su demanda de corriente de red produciendo potencia activa en el motor, que un VF funcionando con un factor de potencia bajo (p. ej., 30%). Los VF con un factor de potencia de funcionamiento bajo suelen generar corrientes de línea con forma de onda cuadrada. Esto puede dar lugar a armónicos y otros problemas de resonancias asociados. La serie Perfect Harmony produce corrientes de entrada senoidales casi perfectas con un factor de potencia superior al 95% en todo el rango de velocidades, sin utilizar condensadores externos de corrección del factor de potencia. Esto elimina penalizaciones de la compañía eléctrica por factor de potencia y consumo máximo, y mejora la regulación de la tensión. Además, los alimentadores, disyuntores y transformadores no se sobrecargan con potencia reactiva. Las aplicaciones de baja velocidad se benefician especialmente de la serie Perfect Harmony, puesto que en todo su rango de velocidad se mantiene un factor de potencia alto y estable utilizando motores asíncronos estándar. En la figura 1-2 se comparan los gráficos del factor de potencia en función del porcentaje de la velocidad para la serie Perfect Harmony y para un variador con SCR y control de fase. 100

Porcentaje de factor de potencia

1

1.1.2

90

Variador de la serie Perfect Harmony

80 70 60 50

Variador SCR por control de fase

40 30 20

Porcentaje de velocidad

10 20

27

33 40

47 53

60 67 73

80

87 93 100

Figura 1-2: Comparación entre Perfect Harmony y un variador típico con SCR y control de fase

1.1.3

Tensiones de salida con onda senoidal casi perfecta

El diseño de la serie Perfect Harmony de variadores de frecuencia proporciona una salida senoidal sin necesidad de usar filtros de salida externos. Esto significa que el variador proporciona una forma de onda de la tensión de salida de baja distorsión, que genera un nivel acústico del motor prácticamente inaudible. Además, no es necesario reducir la potencia nominal de los motores (el variador puede utilizarse con motores de factor de servicio 1.0 existentes o nuevos). De hecho, los variadores Perfect Harmony eliminan los armónicos dañinos inducidos por el VF que provocan el calentamiento del motor. Igualmente, eliminan los pulsaciones del par inducidas por el VF, incluso a bajas velocidades, con lo que se reducen los esfuerzos en el equipo mecánico. Asimismo, se minimizan el esfuerzo dieléctrico de modo común y el esfuerzo de dV/dt. En la figura 1-3 se muestra un gráfico típico de la corriente de salida de un variador Perfect Harmony.

Corriente de salida fase C

Tiempo

Figura 1-3: Forma de onda casi senoidal de la corriente de salida de un variador Perfect Harmony

s 1-2

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e

Introducción

1.2 Descripción general de hardware Las configuraciones de los armarios de los variadores Perfect Harmony varían según los caballos del variador, el número y el tipo de celdas y otros factores. Sin embargo, las configuraciones de los armarios pueden, generalmente, dividirse en dos grandes categorías: •

Estilo GENIII (representado en la figura 1-4)

•

Estilo GENIII/e (representado en la figura 1-5)

Figura 1-4: VF Perfect Harmony GENIII de 4160 V (izquierda) y de 6600 V (derecha) típicos

Figura 1-5: VF Perfect Harmony GENIII/e de 4160 V (izquierda) y de 6600 V (derecha) típicos

Estos dos estilos se comentan en el capítulo 2: Componentes de hardware.

s A1A19000404: Versión 1.2

1-3

1

Introducción

1

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e

1.3 Descripción general de las características Otras características del variador Perfect Harmony son: •

Ventiladores de refrigeración redundantes

•

Alta eficiencia

•

Fiabilidad

•

Construcción modular

•

Descargadores de sobretensiones

•

Circuitos de control de fibra óptica

•

Protección de arranque suave

•

Funcionamiento con varios motores

•

Funcionamiento con disparo libre

•

Modos de funcionamiento de doble rendimiento

•

Interrupciones de red por subtensión

•

Rearranque al vuelo

•

Bypass transparente de celda

•

Interfaz con herramientas de PC

•

Comprobación de celda de potencia

•

Celdas de reserva

•

Puerto serie

•

Posibilidad de realizar informes

•

Capacidad para PLC Micro

•

Teclado e indicador de mensajes en inglés

•

Diagnósticos en línea

•

Módulo de visualización digital

•

Diagnósticos avanzados

•

Funcionamiento en línea durante el ajuste

•

Comunicaciones estándar del sector

•

Frenado de doble frecuencia

•

Ajuste automático

•

Supervisión de entrada

s 1-4

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e

Introducción

1.4 Especificaciones En la tabla 1-1 se indican las especificaciones comunes eléctricas y mecánicas de todos los sistemas Perfect Harmony estándar. Tenga en cuenta que las especificaciones de Perfect Harmony pueden modificarse sin notificación previa. Tabla 1-1: Especificaciones comunes de los sistemas Perfect Harmony estándar

Elemento

Descripción

Rango de kW

GENIII: hasta 2240kW a 6.300 V GENIII/e: hasta 5970 kW a 6.600 V

Tensiones de la red de entrada

2,2 kV, 3,0 kV, 3,3 kV, 4,1 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 y 13,8 kV.

Tolerancia de tensión de entrada

+10%, -5% de la normal trifásica a la potencia nominal

Factor de potencia de entrada

0,95 por encima del 10% de carga

Tensiones de la red de salida

2,4 kV, 3,3 kV, 4,16 kV, 4,8 kV, 6,0 kV, 6,6 kV, 6,9 kV y 7,2 kV

Deriva de frecuencia de salida

± 0,5%

Rango de velocidades

0,5-330 Hz (según motor)

Capacidad de sobrecarga

Función del tipo de celda instalado

Rango de tiempos de acel/decel

0,5-3200 s (según carga)

Par de salida

15-139 Hz par nominal; 3-14 Hz y 140-330 Hz par reducido

Caja

NEMA 1 ventilada, IP31

Temperatura ambiente

0 - 40 °C

Temperatura de almacenamiento (sistema sin celdas)

-40 a 70 °C

Temperatura de almacenamiento (Celdas*)

-55 a 45 °C

Humedad

95% sin condensación

Altitud

Hasta 1000 m. Más de 1000 m requiere una reducción de las características nominales

Contaminación de polvo

< 100 micras, 1,8 mg/m3

Contaminación de gas

"Comp n B in".

Comp n manual value

0,0%

Mín.: -1.000%

Compare n type (list) (n=1-32)

'Mag' si n=1; 'Off' si n>1

"Compare n" puede tener los valores siguientes: • con signo (p. ej., 10 > -50) • magnitud (por ejemplo, -50 > 10) • inhabilitado; no se realiza comparación

Máx.: 1.000%

Tabla 3-46: Lista de selección de variables para los submenús de configuración del comparador

Analog Input 1

Analog Input 13

Motor speed

Analog Input 2

Analog Input 14

Motor current

Analog Input 3

Analog Input 15

Enter Manual Value

Analog Input 4

Analog Input 16

Manual ID

Analog Input 5

Analog Input 17

Max Avail Out Vol

Analog Input 6

Analog Input 18

Analog Input 7

Analog Input 19

Analog Input 8

Analog Input 20

Analog Input 9

Analog Input 21

Analog Input 10

Analog Input 22

s 3-52

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teclado e interfaz de visualización Analog Input 11

Analog Input 23

Analog Input 12

Analog Input 24

3.3.5

Opciones del menú Main (5)

3

El menú Main (Principal) (5) consta de las siguientes opciones de menú: •

Menú Motor (1)

•

Menú Drive (Variador) (2)

•

Menú Stability (Estabilidad) (3)

•

Menú Auto (4)

•

Menú Log Control (Control de registros) (6)

•

Menú Drive Protect (Protección variador) (7)

•

Menú Meter (Medida) (8)

•

Menú Communications (Comunicaciones) (9)

•

Menú Security Edit Functions (Funciones de edición de seguridad) (5000)

•

Parameter Default/File Functions (Parámetros por defecto/Funciones de archivo)

•

Language and Security Functions (Funciones de idioma y seguridad)

El contenido de los submenús 1-4 se ha explicado anteriormente en este capítulo. El contenido de los submenús 6 - 9 se explicará más tarde en este capítulo. Se puede acceder directamente a todos estos submenús utilizando el teclado o bien desde el menú Main (Principal) (5). Consulte, en las secciones apropiadas de este capítulo, las descripciones de las opciones de menú de estos submenús. Las funciones y submenús del menú Main (Principal) (5) se explican en las tablas siguientes.

s A1A19000404: Versión 1.2

3-53

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teclado e interfaz de visualización Tabla 3-47: Opciones del menú Main (5)

Parámetro (ID)

3

ID

Tipo

Descripción

Menú Motor

1

Submenú

Proporciona acceso al menú Motor. Consulte la tabla 3-7.

Menú Drive

2

Submenú

Proporciona acceso al menú Drive (Variador). Consulte la tabla 3-12.

Menú Stability

3

Submenú

Proporciona acceso al menú Stability (Estabilidad). Consulte la tabla 3-22.

Menú Auto

4

Submenú

Proporciona acceso al menú Auto. Consulte la tabla 3-11.

Log Control

6

Submenú

Proporciona acceso al menú Log Control (Control de registros).

Menú Drive Protect

7

Submenú

Proporciona acceso al menú Drive Protect (Protección variador). Consulte la tabla 3-55.

Menú Meter

8

Submenú

Proporciona acceso al menú Meter (Medida). Consulte la tabla 3-58.

Menú Communications

9

Submenú

Proporciona acceso al menú Communications (Comunicaciones). Consulte la tabla 3-63.

Menú Security Edit Functions

5000

Submenú

Este menú contiene funciones que se utilizan para editar los códigos de seguridad de un elemento de menú. Consulte la tabla 3-48.

Set Defaults to Current

5045

Submenú

Se utiliza para ajustar todos los parámetros por defecto con los ajustes actuales de parámetros.

Reset to Defaults

5050

Submenú

Se utiliza para restablecer todos los parámetros a sus valores por defecto de fábrica. Ajusta el idioma para el teclado. • • • •

English (Inglés) (por defecto) French (Francés) German (Alemán) Spanish (Español)

Select Language

5080

Lista de selección

Change Security Codes

5090

Función

Se utiliza para cambiar los códigos de seguridad de los diversos niveles de seguridad que el variador utiliza. Los códigos por defecto se muestran en la tabla 3-50.

Enter Security Code

5500

Función

Se utiliza para introducir el código de seguridad para ajustar el nivel de autorización para el acceso.

Se proporciona un código electrónico de seguridad para limitar el acceso no autorizado a diversos parámetros dentro del variador. Los ajustes por defecto de fábrica para los códigos de seguridad de los parámetros son los siguientes:

s 3-54

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teclado e interfaz de visualización Tabla 3-48: Menú Security Edit Functions (5000)

Parámetro

Change security level

Drive running inhibit

ID

5010

5020

Tipo

Descripción

Función

Esta función se utiliza para cambiar el nivel de seguridad de un elemento de menú. Si está activo, aparecerá una "x" como primer carácter en la segunda línea de la pantalla. Navegue más allá del menú Main (Principal) (5) a otro menú. El nivel de seguridad actual aparecerá como el último carácter de la segunda línea de la pantalla. Pulse [ENTER] para editar el nivel de seguridad para el ID mostrado. Elija entre los niveles 0, 5, 7 u 8. Consulte la tabla 3-49.

Función

Esta función se utiliza para cambiar la inhibición del funcionamiento de un elemento de menú. Si está activa, aparecerá una "x" como primer carácter en la segunda línea de la pantalla. El estado de inhibición de funcionamiento actual aparece como el último carácter en la segunda línea de la pantalla. Consulte la tabla 3-49.

Tabla 3-49: Descripción de las funciones del menú Security Edit (5010, 5020)

ID

5010

Nombre Change Security Level Nivel = 0, 5, 7, 8

Descripción "Change security level" (Cambiar nivel de seguridad) prohíbe el acceso a menús o elementos de menús hasta que el parámetro "Enter security level" (Introducir nivel de seguridad) se establezca con este nivel o uno superior. Ajusta el nivel de seguridad en ese elemento de menú particular.

Drive Running Inhibit 5020

1 = habilitar 0 = inhabilitar

Prohíbe que ciertos parámetros se modifiquen cuando el variador está en el estado En Marcha (D). El bloqueo de marcha del variador no permitirá que se modifique el parámetro mientras el variador está en marcha. "0" indica que un parámetro puede modificarse mientras el variador está en marcha. "1" indica que un parámetro no puede modificarse mientras el variador está en marcha.

PRECAUCIÓN. No modifique los ajustes de Drive Running Inhibit (Inhibición de variador en marcha) (5020) de ningún parámetro a menos que tenga la COMPLETA seguridad de que el cambio es seguro. Los cambios peden provocar daños de máxima gravedad en la propiedad y en el entorno, así como lesiones y/o la muerte de personas. Al seleccionar una de estas funciones, se le solicitará que introduzca el ID de menú. Si conoce el número de menú, introdúzcalo. Si ignora el número de menú, pulse la tecla [ENTER] y la pantalla mostrará por defecto el menú Main (Principal) (5), lo que permitirá al usuario desplazarse hasta el elemento de menú que desee cambiar. Cuando el usuario llegue al elemento de menú que desee cambiar, deberá pulsar la tecla [ENTER] seguida de un [0] para inhabilitar la función de edición seleccionada o un [1] para habilitarla. Aparecerá un asterisco (*) a la izquierda de la pantalla para indicar que el menú o submenú se encuentra en el modo de edición de seguridad, y no en el modo normal. Pulse la tecla [Cancel] para salir del modo de edición de seguridad.

s A1A19000404: Versión 1.2

3-55

3

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teclado e interfaz de visualización Tabla 3-50: Niveles de acceso y códigos de acceso de seguridad por defecto

Nivel de acceso

3

Código de acceso por defecto

Nivel de seguridad

0

None

Acceso mínimo

5

5555

Acceso de puesta en marcha para el servicio técnico o la puesta en marcha

7

7777

Acceso avanzado para la resolución de problemas

8

Proprietary

Sólo uso en fábrica

Observe que las opciones superiores al nivel de seguridad 5 tienen una naturaleza más técnica y son las que normalmente utiliza el personal de Siemens durante las operaciones de puesta en servicio y mantenimiento. Es posible acceder al menú Security Edit (Edición de seguridad) (5000) para modificar los ajustes de seguridad por defecto de fábrica. Cuando Perfect Harmony se configura para un acceso de nivel de seguridad 7, el menú Security Edit (Edición de seguridad) (5000) se ve desde el menú Main (Principal) (5). Las funciones dentro de este menú se utilizan para ajustar los niveles de seguridad de los elementos de menú, para "ocultar" elementos de menú y para impedir cambios en parámetros específicos. El menú Security Edit Functions (Funciones de edición de seguridad) (5000) contiene las funciones de seguridad descritas en la tabla 3-50.

3.3.6

Opciones del menú Log Control (6)

El menú Log Control (Control de registros) (6) consta de las opciones de menú siguientes: • Menú Event Log (Registro de eventos) (6180) • Menú Alarm/Fault Log (Diario de incidencias/alarmas) (6210) • Menú Historic Log (Histórico) (6250) El contenido de estos menús se explica en las tablas siguientes. Tabla 3-51: Menú Event Log (6180)

El registro de eventos se guarda en un archivo en la tarjeta CompactFlash. El tamaño máximo del archivo es 65 kbytes. El archivo se sobrescribe una vez que se alcanza el tamaño máximo. Unidades

Por defecto

Parámetro

ID

Mín.

Máx.

Descripción

Upload event log

6190

Función

Carga el registro de eventos a través de Ethernet o del puerto serie RS232.

Clear event log

6200

Función

Se utiliza para borrar el registro de eventos.

Tabla 3-52: Menú Alarm/Fault Log (6210)

Unidades

Por defecto

Parámetro

ID

Mín.

Máx.

Descripción

Alarm/Fault log display

6220

Función

Se utiliza para visualizar el diario de incidencias.

Alarm/Fault log upload

6230

Función

Carga el diario de incidencias a través del puerto serie RS232.

Alarm/Fault log clear

6240

Función

Se utiliza para borrar el diario de incidencias.

s 3-56

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teclado e interfaz de visualización Tabla 3-53: Menú Historic Log (6250)

El registro de eventos se guarda en una RAM no volátil respaldada por una batería. Se registran setenta y ocho "instantáneas" a la velocidad de actualización de ciclo lento, 58 antes de que se produzca un fallo y 20 después. Si "Store in event log" (Guardar en registro de eventos) está ajustado a "On" (Conectado), pueden guardarse varios históricos. El número máximo queda limitado por el tamaño del registro de eventos (65 kbytes). Parámetro

ID

Por defecto

Descripción

Store in event log

6255

On

Cuando está seleccionado, el histórico se guarda en el registro de eventos.

Historic log variable 1

6260

Spd Ref

Selecciona la 1ª variable para el histórico. Consulte la tabla 3-54 para conocer las variables de la lista de selección.

Historic log variable 2

6270

Trq I Cmd

Selecciona la 2ª variable para el histórico. Consulte la tabla 3-54 para conocer las variables de la lista de selección.

Historic log variable 3

6280

Mtr Flux

Selecciona la 3ª variable para el histórico. Consulte la tabla 3-54 para conocer las variables de la lista de selección.

Historic log variable 4

6290

Pwr Out

Selecciona la 4ª variable para el histórico. Consulte la tabla 3-54 para conocer las variables de la lista de selección.

Historic log variable 5

6300

I Total Out

Selecciona la 5ª variable para el histórico. Consulte la tabla 3-54 para conocer las variables de la lista de selección.

Historic log variable 6

6310

Mag I Fdbk

Selecciona la 6ª variable para el histórico. Consulte la tabla 3-54 para conocer las variables de la lista de selección.

Historic log variable 7

6320

Mtr Flux

Selecciona la 7ª variable para el histórico. Consulte la tabla 3-54 para conocer las variables de la lista de selección.

Historic log upload

6330

Carga el histórico en el puerto serie.

s A1A19000404: Versión 1.2

3-57

3

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teclado e interfaz de visualización Tabla 3-54: Variables de la lista de selección para el histórico (todas las unidades son %)

Abreviatura

3

Descripción

Mtr Spd

Velocidad del motor

Spd Ref

Referencia de velocidad

Spd Dmd

Demanda de velocidad sin filtrar

Trq I Cmd

Orden de corriente de par

Trq I Fdbk

Realimentación de corriente de par

Mag I Cmd

Orden de corriente magnetizante

Mag I Fdbk

Realimentación de corriente magnetizante

I Total Out

Corriente total del motor

Mtr Volt

Tensión del motor

Mtr Flux

Flujo del motor

V Avail

Tensión de red disponible

V Avail RMS

RMS de la tensión de red

Pwr Out

Potencia de salida

V Neutral

Voltios neutro de salida

I Total In

Corriente total de entrada

Pwr In

Potencia de entrada

Freq In

Frecuencia de entrada

Nota: Consulte el apéndice D para obtener información sobre el decodificador de palabras de fallo del histórico.

3.3.7

Opciones del menú Protect (7)

El menú Drive Protect (Protección variador) (7) consta de las opciones de menú siguientes: •

Menú Input Protect (Protección de entradas) (7000)

•

Menú Single Phasing (Pérdida de fase) (7010)

Estos menús se explican en las tablas siguientes.

s 3-58

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teclado e interfaz de visualización Tabla 3-55: Parámetros del menú Drive Protect (7)

Parámetro Input Protection

Drive IOC Setpoint

ID

Unidades

Por defecto

7000

7110

Cell Overload Level

7112

Auto Reset Enable

7120

Auto Reset Time

7130

Auto Reset Attempts

7140

Auto Reset Memory Time

7150

Fault Reset

7160

Mín.

Máx.

Parámetros para la protección de entradas. Consulte la tabla 3-56.

Submenú

%

%

150,0

100,0

50,0

100,0

200,0

Consigna de sobrecorriente instantánea del variador (como porcentaje del valor nominal de salida del variador).

150,0

Sobrecarga de corriente de las celdas (como porcentaje del valor nominal de salida del variador) permitida durante 1 de cada 10 minutos. Habilita el reset del variador tras un fallo.

No s

s

Descripción

1

0

120

Ajusta el tiempo entre el fallo y su reset automático.

4

1

10

Número de intentos de reset de un variador antes de la parada permanente.

10

1

1000

El tiempo entre fallos que pondrá a cero el contador de intentos.

Función

Si está seleccionado, emite un reset del fallo del variador.

s A1A19000404: Versión 1.2

3-59

3

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teclado e interfaz de visualización Tabla 3-56: Menú Input Protect (7000)

Parámetro

3

ID

Unidades

Por defecto

Mín.

Máx.

Descripción Parámetros de protección contra pérdida de fase. Consulte la tabla 3-57.

Single phasing

7010

Undervoltage prop gain

7060

0,0

0,0

10,0

Término proporcional del regulador PI de subtensión.

Undervoltage integ gain

7070

0,001

0,0

1,0

Término integral del regulador PI de subtensión.

1 Cyc Protect integ gain

7080

1 Cycle Protect Limit

7081

Xformer tap setting

7050

Xformer thermal gain

Xformer protection const

Submenú

0,0025

0,0

1,0

Ganancia del regulador integral para detectar una corriente reactiva de entrada excesiva. La salida de este regulador se utiliza para disparar el variador en caso de altas corrientes reactivas a la entrada (salvo en el instante de aplicar MT al variador). Ajuste la ganancia para cambiar la respuesta a las altas corrientes reactivas.

%

50,0

0,0

100,0

Nivel de salida del integrador en el que el variador emite un fallo de protección de 1 ciclo.

%

0

Elija entre los ajustes {-5, 0, +5%} para igualar el ajuste de la toma del transformador.

0,0133

1,0

Ganancia del regulador integral para limitar la corriente de entrada al 105% de su valor nominal.

10,0

Ganancia para ajustar el modelo del transformador de entrada. Utilice el valor por defecto de 0,375.

7090

7100

0,5

0,0

0,0

Phase Imbalance Limit

7105

%

40,0

0,0

100,0

Nivel de corriente de entrada (como porcentaje de corriente nominal de entrada) por encima del cual se emite la alarma por desequilibrio en la fase de entrada.

Ground Fault Limit

7106

%

40,0

0,0

100,0

Nivel por encima del cual el variador emite una alarma de fallo a tierra en entrada.

Ground Fault Time Const

7107

s

0,2

0,001

2,0

Constante de tiempo del filtro usada para promediar la tensión de neutro de entrada.

s 3-60

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teclado e interfaz de visualización Tabla 3-57: Menú Single Phasing (7010)

Parámetro

ID

Unidades

Por defecto

Mín.

Máx.

Descripción

SPD prop gain

7020

0,0

0,0

10,0

Término proporcional del regulador PI del detector de pérdida de fase.

SPD integral gain

7030

0,001

0,0

1,0

Término integral del regulador PI del detector de pérdida de fase.

SPD threshold

7040

50,0

0,0

100,0

Nivel de salida del regulador por debajo del cual se genera una alarma.

3.3.8

%

Opciones del menú Meter (8)

El menú Meter (Medida) (8) consta de las opciones de menú siguientes: •

Menú Display Parameters (Parámetros de visualización) (8000)

•

Menú Hour Meter Setup (Configuración de medida temporal) (8010)

•

Menú General Drive Parameters (Parámetros generales del variador) (Set Time (Ajuste horario), Software Version (Versión de software), Language (Idioma), Output Units (Unidades de salida))

•

Menú Input Harmonics (Armónicos de entrada) (8140)

Estos menús se explican en las tablas siguientes. Tabla 3-58: General Drive Parameters del menú Meter (8)

Unidades

Por defecto

Parámetro

ID

Mín.

Máx.

Descripción

Display Parameters

8000

Submenú

Este menú contiene parámetros de visualización. Consulte la tabla 3-59.

Hour Meter Setup

8010

Submenú

Este menú contiene la configuración de la medida temporal. Consulte la tabla 3-61.

Input Harmonics

8140

Submenú

Este menú contiene armónicos de entrada. Consulte la tabla 3-62.

Fault Display Override

8200

Set the clock time

8080

Función

Se utiliza para cambiar la fecha y hora en el chip del reloj de tiempo real.

Display version number

8090

Función

Visualiza la versión instalada del firmware.

Customer order

8100

0

0

9999999

Número de pedido de cliente.

Customer drive

8110

1

0

20

Número de variador del cliente.

Habilita o inhabilita la visualización de mensajes de fallo/alarma en el teclado.

Off

s A1A19000404: Versión 1.2

3-61

3

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teclado e interfaz de visualización Tabla 3-59: Menú Display parameters (8000)

Parámetro

3

ID

Por defecto

Descripción

Status variable 1

8001

DEMD

Seleccione la variable 1 para mostrar en la pantalla LCD. Lista de selección (consulte la tabla 3-60).

Status variable 2

8002

%SPD

Seleccione la variable 2 para mostrar en la pantalla LCD. Lista de selección (consulte la tabla 3-60).

Status variable 3

8003

VLTS

Seleccione la variable 3 para mostrar en la pantalla LCD. Lista de selección (consulte la tabla 3-60).

Status variable 4

8004

RPM

Seleccione la variable 4 para mostrar en la pantalla LCD. Lista de selección (consulte la tabla 3-60).

Este menú contiene las listas de selección para las variables que se deben visualizar por defecto en el panel frontal.

Nota: La tabla 3-60 contiene las columnas de abreviatura y descripción/unidades de las variables de las listas de selección estándar (utilizadas en los menús Historic Log [Histórico], Display Variable [Variable de visualización], etcétera). La columna del nombre contiene el nombre de la variable de visualización. Es lo que se visualiza cuando el usuario se desplaza por la lista de variables de visualización disponibles. La columna de la abreviatura contiene la abreviatura que se visualiza tras seleccionar una variable de la lista. La columna de visualización contiene una forma aún más abreviada del nombre de la variable. Esta abreviatura final (entre dos y cinco caracteres) es lo que Perfect Harmony muestra en el panel frontal del variador. La columna de variables muestra el programa de sistema asociado con fines de consulta.

Variable 2 definida por el usuario

Variable 3 definida por el usuario

Variable 1 definida por el usuario

Variable 4 definida por el usuario

Visualizador fijo

La fila superior de la pantalla muestra los nombres de los campos

Visualizadores personalizados

MODE DEMD OFF

80

RPM MVLT OAMP 0

0

La fila inferior de la pantalla muestra valores dinámicos

0

Figura 3-24: Pantalla de medida programable dinámica

s 3-62

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teclado e interfaz de visualización Tabla 3-60: Variables de lista de selección de para la pantalla frontal

Abreviatura

Descripción y unidades

Abreviatura

Descripción y unidades

IMRF

Referencia de corriente magnetizante (A)

VAIN

Tensión de entrada fase A (V)

ITRF

Referencia de corriente de par (A)

VBIN

Tensión de entrada fase B (V)

FLDS

Flujo DS (%)

VCIN

Tensión de entrada fase C (V)

FLQS

Flujo QS (%)

VZSQ

Tensión homopolar (V)

VDRF

Referencia Vds (%)

VNSD

Tensión D de secuencia negativa (V)

VQRF

Referencia Vqs (%)

VNSQ

Tensión Q de secuencia negativa (V)

SLIP

Frecuencia de deslizamiento (%)

VDIN

Tensión D de entrada (V)

%SPD

Velocidad del motor (%)

VQIN

Tensión Q de entrada (V)

FREQ

Velocidad del motor (Hz)

VAVI

Tensión de entrada (V)

RPM

Velocidad del motor (RPM)

FRIN

Frecuencia de entrada (Hz)

VLTS

Tensión del motor (V)

KWIN

Promedio de la potencia de entrada (kW)

IMAG

Corriente magnetizante filtrada (A)

PFIN

Factor de potencia de entrada (%)

ITRQ

Corriente de par filtrada (A)

HRCA

Coeficiente armónico Ah (%)

ITOT

Corriente del motor (A)

HRCB

Coeficiente armónico Bh (%)

%TRQ

Par salida (%)

HARM

Total armónicos A, B (%)

KWO

Potencia salida (kW)

XTHL

Nivel térmico del transformador (%)

RESS

Resistencia del estátor

1CRI

Nivel de corriente reactiva de un ciclo (%)

DEMD

Demanda de velocidad (%)

SPHI

Nivel de corriente con pérdida de fase (%)

SREF

Referencia de velocidad (%)

UNVL

Nivel de subtensión (%)

FDMD

Demanda de flujo sin filtrar (%)

EFF

Eficiencia (%)

FXRF

Referencia de flujo (%)

THD

Distorsión armónica total (%)

IDIN

Corriente de entrada Id (A)

VNGV

Tensión de neutro de salida (V)

IQIN

Corriente de entrada Iq (A)

%VNG

Tensión de neutro de salida (%)

3

s A1A19000404: Versión 1.2

3-63

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teclado e interfaz de visualización

Abreviatura

3

Descripción y unidades

Abreviatura

Descripción y unidades

IAIN

Corriente de entrada fase A (A)

SMFC

Corriente de campo del motor síncrono (A)

BIN

Corriente de entrada fase B (A)

%ESP

Velocidad del encóder (%)

ICIN

Corriente de entrada fase C (A)

ERPM

Velocidad del encóder (RPM)

IAVI

Corriente total de entrada (A)

Tabla 3-61: Hour Meter Setup (8010)

Parámetro Display hour meter

ID 8020

Unidades

Por defecto

Mín.

Máx.

Descripción

Función

Se utiliza para visualizar el tiempo que el variador ha estado operativo desde que se puso en marcha.

Preset hour meter

8030

Función

Se utiliza para predefinir la medida temporal como el tiempo acumulado que el variador ha estado operativo desde que se puso en marcha (en caso de que se haya sustituido una microtarjeta en un variador existente).

Reset hour meter

8040

Función

Se utiliza para resetear la medida temporal cuando se pone en marcha el variador.

Display Output kWH meter

8050

Función

Visualiza el total de kW hora de salida que se han acumulado desde que el variador se puso en marcha.

Preset output kWH meter

8060

Función

Predefine el contador de kW hora de salida como un valor previo (cuando se sustituye la microtarjeta).

Reset output kWH meter

8070

Función

Resetea el contador de kW hora de salida a cero.

Display input kWH meter

8072

Función

Visualiza el total de kW hora de entrada que se han acumulado desde que el variador se puso en marcha.

Preset input kWH meter

8074

Función

Predefine el contador de kW hora de entrada como un valor previo (cuando se sustituye la microtarjeta).

Reset input kWH meter

8076

Función

Resetea el contador de kW hora de entrada a cero.

s 3-64

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teclado e interfaz de visualización Tabla 3-62: Menú Input Harmonics (8140)

Parámetro

ID

Unidades

Por defecto

Mín.

Máx.

Descripción Selección para el análisis de armónicos • IA • IB • IC • VA • VB • VC

3

Selection for HA

8150

IA

Harmonics order

8160

1,0

0,0

30,0

Orden de armónicos

Harmonics integral gain

8170

0,001

0,0

1,0

Término integral del regulador de armónicos

3.3.9

Opciones del menú Communications (9)

El menú Communications (Comunicaciones) (9) consta de las opciones de menú siguientes: •

Menú Serial Port Setup (Configuración puerto serie) (9010)

•

Network Control (Control de red) (9943)

•

Network 1 Configure (Configurar red 1) (9900)

•

Network 2 Configure (Configurar red 2) (9914)

•

Serial Functions (Funciones serie) (9110)

•

TCP/IP Setup (Configuración TCP/IP) (9300)

Estos elementos de menú se explican en las tablas siguientes.

s A1A19000404: Versión 1.2

3-65

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teclado e interfaz de visualización Tabla 3-63: Parámetros del menú Communications (9)

Parámetro

3

ID

Unidades

Por defecto

Mín.

Máx.

Descripción Este menú contiene todos los parámetros de la configuración de puertos serie. Consulte la tabla 3-64.

Serial port setup

9010

Submenú

Network Control

9943

Submenú

Network 1 Configure

9900

Submenú

Network 2 Configure

9914

Submenú

Display Network Monitor

9950

Función

Serial echo back test

9180

Función

Sop & serial Functions

9110

Submenú

Este menú contiene funciones que utilizan el puerto serie local. Consulte la tabla 3-65.

TCP/IP Setup

9300

Submenú

Este menú contiene funciones que ajustan los parámetros para TCP/IP. Consulte la tabla 3-66.

Consulte el Manual de comunicaciones (número A1A 902399).

s 3-66

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teclado e interfaz de visualización Tabla 3-64: Menú Serial Port Setup (9010)

Parámetro

ID

Unidades

Por defecto

Mín.

Máx.

Descripción Designa la utilización del puerto serie integrado.

Serial port use

Flow Control

9020

9030

Local

Xon/

• •

Local Tool (Herramienta)

Determina el tipo de control de flujo utilizado por el puerto serie. • •

Xoff

None (Ninguno) Xon/Xoff

Determina la velocidad de transferencia del puerto serie integrado: Baud rate

9040

• • • • •

19200

9600 19200 38400 57600 115200

.

s A1A19000404: Versión 1.2

3-67

3

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teclado e interfaz de visualización Tabla 3-65: Menú Serial Functions (9110)

3

Unidades

Por defecto

Parámetro

ID

Mín.

Máx.

Descripción

System program download

9120

Función

Se utiliza para transferir el programa del sistema a un sistema remoto.

System program upload

9130

Función

Se utiliza para transferir el programa del sistema desde un sistema remoto.

Display sys prog name

9140

Función

Visualiza el nombre actual del programa del sistema.

Display drectry version

9147

Función

Muestra la versión del archivo de directorio actual.

Select system program

9145

None

Visualiza la lista de archivos de programa del sistema.

Multiple config files

9185

Off

Permite múltiples archivos de configuración.

Parameter data upload

9150

Función

Se utiliza para transferir el archivo de configuración actual a un sistema remoto.

Parameter data download

9160

Función

Se utiliza para transferir el archivo de configuración actual desde un sistema remoto.

Parameter dump

9170

Función

Se utiliza para obtener una impresión de los datos de configuración actuales.

Las funciones de carga de parámetros sirven para transmitir datos desde el variador a una impresora u ordenador. Las funciones de descarga de parámetros sirven para transmitir datos al variador. Se requiere un emulador de terminales, como por ejemplo "ST220.EXE" o "PCPLUS" de Smart Term, para cargar, descargar y mostrar archivos. La configuración de protocolo de "Terminal" de Windows para el puerto RS232 es 9600 baudios, sin paridad, un bit de parada.

Nota: Todos los parámetros se imprimen en el volcado de parámetros.

s 3-68

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teclado e interfaz de visualización Tabla 3-66: Menú TCP/IP Setup (9300)

Parámetro

ID

Unidades

Por defecto

Mín.

Máx.

IP address

9310

172.16.106.16

0.0.0.0

255.255.255.255

Subnet mask

9320

255.255.0.0

0.0.0.0

255.255.255.255

Gateway address

9330

172.16.1.1

0.0.0.0

255.255.255.255

Descripción Se utiliza para introducir la dirección IP del sistema en notación decimal con punto. Se utiliza para introducir la máscara de subred del sistema en notación decimal con punto. Se utiliza para introducir la dirección de pasarela del sistema en notación decimal con punto.

3.3.10 Configuración del menú para múltiples archivos de configuración (esclavos) El variador NXG está diseñado para funcionar con varios motores que pueden tener tamaños diferentes. Esto se consigue utilizando varios archivos de configuración de parámetros. Hay un archivo de configuración maestro que siempre se denomina current cfg. Los archivos esclavos se guardan en un subdirectorio de CfgFiles llamado SubCfgs y pueden tener cualquier nombre permitido por la convención "ocho punto tres" para nombres de archivos. Nota: Todos los archivos de configuración esclavos tienen la extensión ".sfg". No se puede cambiar mediante los menús. Los archivos de configuración pueden crearse en tiempo de ejecución en la memoria del variador y después almacenarse en el disco flash. Los archivos esclavos se crean mediante los menús del teclado definiendo los parámetros esclavos como se desee y grabándolos en un disco flash. Puede ajustar ocho marcas SOP para señalar un archivo de configuración. Utilice los menús para asignar cada marca SOP al archivo de configuración correspondiente. Una vez asignadas, las marcas SOP se usan para activar el SOP para un motor concreto. Descripciones de los elementos de menú Multiple config files

Show active config file

Set active config file

Esta lista de selección habilita la conmutación de los archivos de configuración esclavos. Si se desactiva, no se visualizará ningún otro menú de múltiples archivos de configuración. Una vez habilitado, si alguna de las marcas SOP tiene el valor true (verdadero), el archivo de configuración correspondiente se activará. Función para visualizar el archivo de configuración activo actualmente. Si no se visualiza el archivo de configuración correcto, compruebe la precisión del archivo SOP. Compruebe el menú "Setup SOP configuration flags" (Ajustar marcas de configuración SOP) para asegurarse de que se asigna el archivo correcto a la marca SOP. Esta lista de selección establece el archivo visualizado como el archivo de configuración activo. Esta función prevalece sobre los ajustes del programa SOP. Cualquier cambio en el programa SOP se comprueba con el archivo ajustado en esta función. Una vez que se detecta un cambio en el SOP, ese archivo pasará a ser el archivo activo. En este caso se ignora el ajuste del menú del teclado. Esto garantiza que los archivos de configuración no se cambien accidentalmente. Para volver al archivo del teclado, ajústelo a través de este menú. Si no se producen cambios en el programa SOP, el archivo de configuración ajustado con el teclado permanecerá en la memoria.

s A1A19000404: Versión 1.2

3-69

3

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teclado e interfaz de visualización Create new config file

3

Set SOPConfigFileX_O (X = 1 a 8)

Esta función sirve para guardar los parámetros esclavos bajo un nombre de archivo especificado por el usuario. El nombre se introduce con el teclado del variador. Para acceder a los caracteres alfanuméricos, pulse una tecla numérica. En la tabla siguiente se muestran todas las combinaciones posibles de letras, números y símbolos. Esta función sirve para asignar el nombre de la marca en el archivo SOP, SOPConfigFileX_O, siendo X = 1 a 8, a un nombre de un archivo de configuración esclavo. Una vez que se esté ejecutando el programa SOP y que esta marca esté ajustada a 'true' (verdadero), el archivo de configuración se cargará en la memoria. Éste es un método de conmutar entre varios motores usando sólo un variador. Los nombres de archivo se seleccionan en una lista de selección. Puede crear archivos nuevos con el método descrito anteriormente.

Nota: No es necesario añadir una extensión de archivo. La extensión de archivo es siempre "sfg". Pulse la tecla [ENTER] para guardar los parámetros tal y como existen en la memoria bajo un nuevo nombre de archivo de configuración. Este archivo se guardará en el disco flash en el subdirectorio 'SubCfgs'. Esta función NO hace que este archivo de configuración sea el activo. Utiliza los datos actuales de la memoria para crear un nuevo archivo de configuración esclavo. Todo parámetro que se guarde en un archivo de configuración esclavo puede identificarse fácilmente por la pequeña 's' junto al número de ID de parámetro si el ajuste por defecto no ha cambiado, o un '$' si el ajuste por defecto se ha modificado, por ejemplo, (s9586) o ($9586).

s 3-70

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teclado e interfaz de visualización Tabla 3-67: Parámetros esclavos

Parámetro

ID

Unidades

Por defecto

Mín.

Máx.

Descripción Permite la operación con múltiples archivos de configuración.

Multiple config files

9185

Show active config file

9195

Set active config file

9196

Defaults.sfg

Ajusta el archivo visualizado para que sea el archivo de configuración activo.

Setup SOP config flags

9186

Submenú

Submenú para la configuración de marcas SOP.

Create new config file

9197

Set SOPConfigFile1_O

9187

Defaults.sfg

Ajusta el nombre del archivo de configuración 1 que corresponde a la marca SOP 1.

Set SOPConfigFile2_O

9188

Defaults.sfg

Ajusta el nombre del archivo de configuración 2 que corresponde a la marca SOP 2.

Set SOPConfigFile3_O

9189

Defaults.sfg

Ajusta el nombre del archivo de configuración 3 que corresponde a la marca SOP 3.

Set SOPConfigFile4_O

9190

Defaults.sfg

Ajusta el nombre del archivo de configuración 4 que corresponde a la marca SOP 4.

Set SOPConfigFile5_O

9191

Defaults.sfg

Ajusta el nombre del archivo de configuración 5 que corresponde a la marca SOP 5.

Set SOPConfigFile6_O

9192

Defaults.sfg

Ajusta el nombre del archivo de configuración 6 que corresponde a la marca SOP 6.

Set SOPConfigFile7_O

9193

Defaults.sfg

Ajusta el nombre del archivo de configuración 7 que corresponde a la marca SOP 7.

Set SOPConfigFile8_O

9194

Defaults.sfg

Ajusta el nombre del archivo de configuración 8 que corresponde a la marca SOP 8.

OFF

Visualiza el archivo de configuración actualmente activo.

Crea un nuevo archivo de configuración utilizando el teclado numérico.

s A1A19000404: Versión 1.2

3-71

3

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teclado e interfaz de visualización Tabla 3-68: Menú de parámetros; esclavos

Parámetro

ID

Parámetro

ID

Menú Motor

3

Motor kW rating

1010

50 Percent Break Point

1156

Motor frequency

1020

100 Percent Break Point

1157

Full load speed

1030

Maximum Load Inertia

1159

Motor voltage

1040

Motor trip volts

1160

Full load current

1050

Overspeed

1170

No load current

1060

Underload enable

1180

Leakage inductance

1070

I underload

1182

Stator resistance

1080

Underload timeout

1186

Inertia

1090

Motor torque limit 1

1190

Overload select

1130

Regen torque limit 1

1200

Overload pending

1139

Motor torque limit 2

1210

Overload

1140

Regen torque limit 2

1220

Overload timeout

1150

Motor torque limit 3

1230

0 Percent Break Point

1152

Regen torque limit 3

1240

10 Percent Break Point

1153

Phase Imbalance Limit

1244

17 Percent Break Point

1154

Ground Fault Limit

1245

25 Percent Break Point

1155

Ground Fault Time Const

1246

Menú Drive Control loop type

2050

Skip center freq 3

2370

Ratio control

2070

Skip bandwidth 1

2380

s 3-72

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teclado e interfaz de visualización Parámetro

ID

Parámetro

ID

Speed fwd max limit 1

2080

Skip bandwidth 2

2390

Speed fwd min limit 1

2090

Skip bandwidth 3

2400

Speed fwd max limit 2

2100

Freq avoid accel time

2410

Speed fwd min limit 2

2110

Spinning load mode

2430

Speed fwd max limit 3

2120

Scan end threshold

2440

Speed fwd min limit 3

2130

Current Level Setpoint

2450

Speed rev max limit 1

2410

Current ramp

2460

Speed rev min limit 1

2150

Max current

2470

Speed rev max limit 2

2160

Frequency scan rate

2480

Speed rev min limit 2

2170

Cond. stop timer

2500

Speed rev max limit 3

2180

Cond. run timer

2510

Speed rev min limit 3

2190

Min cells/phase count (n/3)

2540

Accel time 1

2270

Fast bypass

2600

Decel time 1

2280

Phase I gain

2710

Accel time 2

2290

Phase P gain

2720

Decel time 2

2300

Phase offset

2730

Accel time 3

2310

Phase error threshold

2740

Decel time 3

2320

Frequency Offset

2750

Jerk rate

2330

Up Transfer Timeout

2760

Skip center freq 1

2350

Down Transfer Timeout

2770

Skip center freq 2

2360

Cable Resistance

2940

3

s A1A19000404: Versión 1.2

3-73

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teclado e interfaz de visualización

Parámetro

ID

Parámetro

ID

Menú Stability

3

Flux reg prop gain

3110

Integ gain during brake

3290

Flux reg integral gain

3120

Enable braking

3360

Flux Filter Time Const

3130

Pulsation frequency

3370

Flux demand

3150

Brake power loss

3390

Flux ramp rate

3160

VD Loss Max

3400

Energy saver min flux

3170

Braking constant

3410

Speed reg prop gain

3210

Test Type

3470

Speed reg integral gain

3220

Test positive

3480

Speed reg Kf gain

3230

Test negative

3490

Speed filter time const

3240

Test time

3500

Current reg prop gain

3260

Slip constant

3545

Current reg integ gain

3270

Feed forward constant

3560

Prop gain during brake

3280 Menú Auto

Entry point

4010

Delay on

4080

Exit point

4020

Prop gain

4360

Entry speed

4030

Integral gain

4370

Exit speed

4040

Diff gain

4380

Auto off

4050

Min clamp

4390

Delay off

4060

Max clamp

4400

Auto on

4070

Setpoint

4410

s 3-74

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teclado e interfaz de visualización Parámetro

ID

Parámetro

ID

Menú Logs Historic log variable 1

6260

Historic log variable 5

6300

Historic log variable 2

6270

Historic log variable 6

6310

Historic log variable 3

6280

Historic log variable 7

6320

Historic log variable 4

6290

3

Menú Drive Protect Auto reset Enable

7120

Auto Reset Attempts

7140

Auto Reset Time

7130

Auto Reset Memory Time

7150

Menú Display Configuration Data Status variable 1

8001

8005

Status variable 2

8002

8006

Status variable 3

8003

8007

Status variable 4

8004 Menú Meter

Customer Order

8100

Harmonics order

8160

Customer Drive

8110

Harmonics integral gain

8170

Selection for HA

8150

Fault Display Override

8200

∇ ∇ ∇

s A1A19000404: Versión 1.2

3-75

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teclado e interfaz de visualización

3

s 3-76

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha

CAPÍTULO

4

Procedimiento de puesta en marcha

4.1 Introducción En este capítulo se explican los pasos necesarios para poner en marcha correctamente un variador Perfect Harmony desde una inspección visual previa al encendido hasta una prueba completa de motor de media tensión. Estas comprobaciones se discuten individualmente dentro de las diferentes secciones de este procedimiento. Tras un texto introductorio y de precauciones, cada sección contiene una serie de pasos individuales. Algunas secciones pueden contener tablas. Algunas tablas se utilizan para registrar ajustes de parámetros, datos de puntos de prueba y cualquier error o desviación respecto a lo esperado. PELIGRO: Riesgo de descarga eléctrica. Los pasos que se indican en el procedimiento siguiente pueden provocar lesiones graves o la muerte si el variador no se ha instalado y comprobado correctamente. Antes de continuar, compruebe que el variador no recibe alimentación y lleve a cabo los procedimientos de bloqueo y señalización adecuados.

PELIGRO: Riesgo de descarga eléctrica. Es posible que sigan existiendo tensiones peligrosas dentro de los armarios de Perfect Harmony incluso cuando el seccionador de media tensión está abierto (Off) y la alimentación de control está desconectada (por ejemplo, existe energía almacenada internamente en las celdas).

ADVERTENCIA. Nunca desconecte la alimentación del control mientras esté conectada la media tensión. Esto desactivaría el sistema de refrigeración y podría provocar un grave sobrecalentamiento del sistema y posiblemente daños en las celdas.

Nota: Para configurar correctamente el variador, necesitará un voltímetro DC, un voltímetro AC y un osciloscopio de doble traza para realizar las pruebas. Además, necesitará una fuente de 460 V trifásica (690 V para las celdas de alta tensión). Con fusibles de 55 A, también se puede utilizar una fuente fija de tensión trifásica con una tensión de 270 V para celdas de 460 V o de 390 V para celdas de 690 V.

4.2 Inspección visual previa al encendido Antes de conectar el variador a la alimentación, deben efectuarse inspecciones visuales previas. Compruebe las especificaciones del sistema como se detalla a continuación en la tabla 4-1.

s A1A19000404: Versión 1.2

4-1

4

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha Tabla 4-1: Inspección visual previa al encendido

Paso

Descripción

1

Compruebe que la fuente de tensión al variador se ajuste a la especificación del variador. La tensión de entrada concebida para el variador está especificada en la etiqueta ubicada en la parte interior de la puerta del panel de control. Véase la figura 4-1. Nota: Esta etiqueta puede estar ubicada en el armario de conexiones del cliente.

4

2

La tensión de salida máxima del variador que se indica en la etiqueta debe coincidir con el valor nominal de tensión del motor indicado en la placa de características del motor. Véase la figura 4-1. Si no coinciden, póngase en contacto con el personal de fábrica.

3

La tensión de control (baja tensión) debe coincidir con los valores nominales de la tensión de control del variador según se indica en la etiqueta. Véase la figura 4-1.

SIEMENS 4

La potencia nominal indicada en la placa de características del motor debe coincidir con la potencia nominal del variador. Véase la figura 4-1.

PAT. 5625545 HARMONY DRIVE 1750HP, 1306KW SYSTEM P/N 459xxx.xx S/N 12345 INPUT: 4160VAC, 3PH, 60HZ, 216A OUTPUT: 0-4160VAC, 3PH, 0-60HZ, 220A CONTROL VOLTAGE: 460VAC, 60HZ, 3PH, 25A S.O. 12 34567 DATE CODE: xxxxxxxx ENG: xxxxxx

Figura 4-1: Ejemplo de placa de características del sistema

Compruebe que los dos cables de toma para la entrada de media tensión están fijamente conectados a las tres tomas del transformador. Estas conexiones deben realizarse en las tomas +5% de cada una de las tres bobinas del transformador. Las demás tomas solo se utilizan si los requisitos de alimentación del sistema (o la fuente de tensión) no son suficientes para el funcionamiento del sistema. Con tensiones de red bajas, si se usan las tomas "0" aumentará la tensión en un 5%. Véase la figura 4-2. Conexiones de tomas de media tensión

5 Tomas

Tomas

Tomas

Tomas

Tomas

Tomas

Figura 4-2: Detalle de armario de transformador con conexiones de toma típicas

6

Compruebe que se ha vuelto a conectar correctamente todo el cableado entre los armarios del transformador y de celdas de distintos bultos de expedición.

7

Inspeccione todas las conexiones y el cableado y compruebe que están conectados correctamente. Compruebe que todas las marcas de par estén alineadas correctamente en todas las conexiones eléctricas, incluidas las conexiones de alimentación. Apriete las conexiones incorrectas según las especificaciones de par listadas en el manual de instalación.

s 4-2

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha Paso

Descripción

8

Compruebe que todas las conexiones eléctricas estén bien apretadas y que todas las marcas de par estén intactas. Compruebe que no se hayan producido daños en la chapa ni daños importantes en el revestimiento. Si se detectan daños, compruebe la integridad de los componentes, los cables u otros materiales detrás o por debajo de los daños.

9

Compruebe que el cableado no esté roto ni tenga fisuras. Compruebe que ningún conductor quede expuesto al exterior debido a rozaduras o problemas durante el transporte.

10

Si procede, compruebe que todas las botellas terminales estén adecuadamente conectadas a tierra e instaladas correctamente en los cables.

11

Compruebe que haya marcas o etiquetas en todas las regletas de bornes, los componentes montados, las celdas y otros subconjuntos. Informe a fábrica de las discrepancias que detecte.

12

Compruebe que haya las cubiertas protectores necesarias y que estén bien instaladas.

13

Compruebe la instalación de cubierta del ventilador. Compruebe que el ventilador gira libremente una vez montado.

14

Compruebe que la alimentación de control y principal estén conectadas correctamente y según la normativa local.

15

Compruebe la precisión y apriete de todas las conexiones de cliente.

16

Deben seguirse las precauciones estándar de seguridad y los códigos locales durante la instalación del cableado externo. Debe mantenerse una separación de protección entre el cableado de muy baja tensión (ELV) y cualquier otro según se especifica en el estándar de seguridad de CE IEC 61800-5-1.

17

Para cumplir la normativa de CEM, no olvide que debe utilizar cables apantallados como se describe en los planos que recibió con el sistema Perfect Harmony.

18

El cableado de control de los variadores Perfect Harmony GENII y GENIII debe dirigirse por la sección de paso en la que se encuentra el filtro EMI (normalmente a la izquierda) y después hacia el seccionador. Estos cables deben mantenerse lejos de la salida (lado filtrado) del filtro EMI. Es necesario el uso de conductos eléctricos metálicos para cumplir la normativa de CEM.

19

Compruebe que entre los bultos estén conectadas todas las puestas a tierra funcionales. Compruebe que la puesta a tierra funcional esté conectada a una red de tierras según la normativa local. Compruebe que todo el sistema esté conectado a tierra por uno de sus puntos de puesta a tierra. Los puntos de puesta a tierra se encuentran en el interior del armario y llevan una etiqueta donde consta el símbolo de tierra de protección

.

Nota: Si alguna de las comprobaciones anteriores no da el resultado previsto, cancele el procedimiento de puesta en marcha e informe a fábrica de lo sucedido.

s A1A19000404: Versión 1.2

4-3

4

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha

4.3 Prueba del circuito de potencia, modulación y contactor de bypass Esta prueba puede realizarse con un solo variac de 480 V AC trifásico de 55 A (en la figura podrá ver el diagrama de conexiones del variac) y un PC o portátil opcional con la ToolSuite de Siemens. Se puede suministrar plena tensión a las celdas.

4

s 4-4

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha Tabla 4-2: Prueba del circuito de potencia, modulación y contactor de bypass

Paso

Descripción

1

Conecte el PC u portátil y el procesador de control Pentium con un cable Ethernet con una toma estándar RJ-45 y con un cable cruzado.

2

Desconecte la conexión serie entre T1 y T2 de todas las celdas contiguas. Desconecte los cables del motor o abra el contactor para motor. Conecte el variac trifásico a la entrada de la celda B1, además de los cables existentes del transformador.

3

Conecte un voltímetro AC a la entrada de una celda. Encienda la alimentación de control del armario de control y compruebe si el control se inicializa correctamente.

4

Compruebe que los parámetros del variador (2000) estén ajustados con los valores nominales del variador. Establezca Control Loop Type (Tipo de lazo de control) (2050) con el valor de modo de prueba en lazo abierto.

5

Compruebe que los escaladores Input Current (Corriente de entrada) (3030) y Input Voltage (Tensión de entrada) (3040) (Stability Input [Entrada de estabilidad]→ Processing [Procesamiento]) tengan el valor por defecto 1,0.

6

Seleccione el ajuste de toma de transformador correcto mediante Drive Protect (Protección variador) → Input Protect (Protección de entradas) → Xformer Tap Setting (Ajuste de toma de transformador) (7050). Encienda el variac y aumente lentamente la tensión de salida del variac hasta alrededor de 75 V AC. •

Mida todas las tensiones de entrada de celda para comprobar que reciben aproximadamente la misma tensión. El indicador luminoso de "no seguro" debe encenderse en cada tarjeta de control de celda.

•

Si las tensiones de las celdas son correctas, siga aumentando el variac hasta 230 V AC y compruebe que todas las fuentes de alimentación conmutadas funcionan (los LED de circuito encendido y fallo de celda de las tarjetas de control de las celdas deben estar encendidos).

•

Siga aumentando la tensión hasta 460 V AC (consulte TN00137 para las celdas de alta tensión). Pulse el botón FAULT RESET del teclado. Todos los fallos de las celdas de potencia se resetearán y aparecerá la pantalla de teclado normal.

7

Con los pasos anteriores se comprueba que el transformador de alimentación principal funciona correctamente y que el módulo atenuador del armario del transformador está correctamente conectado.

8

Compruebe la modulación en las salidas de todas las celdas colocando el VF en modo de funcionamiento. Compruebe que los cuatro LED (Q1 a Q4) de cada tarjeta de control de celda se iluminan.

s A1A19000404: Versión 1.2

4-5

4

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha Paso

Descripción Realice esta prueba sólo si el variador está equipado con contactores de bypass mecánicos. •

Detenga el variador mediante una orden STOP.

•

Cuando el variador esté en estado desconectado o inactivo, cambie el modo de control (2050) por control vectorial en lazo abierto.

•

HABILITE el bypass rápido (de celdas) (2600). Acceda a este parámetro a través de Drive (Variador) → Cells (Celdas) → Fast Bypass (Bypass rápido). Asegúrese asimismo de que en el submenú de celdas, Min. Cells/Phase Count (contador de mínimo de celdas por fase) (2540) tenga un valor inferior en uno al número de celdas por fase instalado.

•

En el teclado, seleccione Bypass Status (Estado de bypass) (2620). La pantalla debe mostrar todos los caracteres "A" (disponibles). El orden visualizado es fase A (de 1 a n), fase B (de 1 a n) y fase C (de 1 a n), donde n representa el número de celdas por fase.

•

Extraiga un enlace de fibra óptica para una celda de fase A (p. ej., A1) de la tarjeta de interfaz de fibra óptica.

•

Compruebe Bypass Status (Estado de bypass) (2620). Ahora se visualizará un carácter "B" (con bypass) en la ubicación de la celda de la que se retiró la fibra óptica.

•

Repita los pasos A y B para una celda de cada una de las dos fases restantes (p. ej., B1 y C1).

•

Vuelva a conectar todos los enlaces de fibra óptica en sus celdas correspondientes y resetee su estado de bypass mediante Reset Bypassed Cells (Reseteo de celdas con bypass) (2640).

•

Repita los pasos A a C hasta que todos los contactores de bypass se hayan verificado. Asegúrese de que todos los enlaces de fibra óptica se vuelven a conectar en el orden correcto antes de seguir con el próximo paso.

4

9

10

Apague la fuente AC del control y del variac. Desconecte el variac.

4.4 Prueba del variador en modo de prueba en lazo abierto sin motor Los pasos siguientes verifican el funcionamiento del variador (sin motor) en el modo de prueba en lazo abierto.

s 4-6

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha Tabla 4-3: Prueba del variador en modo de prueba en lazo abierto sin motor

Paso

Descripción

1

Vuelva a conectar las conexiones serie entre T1 y T2 de todas las celdas contiguas, además de la conexión neutro entre las celdas A1, B1 y C1.

2

Fije todas las puertas de los armarios de celdas y de transformador.

3

Habilite el motor del ventilador y retire los puentes de enclavamiento.

4

Vuelva a conectar la alimentación AC del control. Conecte el alimentador de media tensión.

5

Establezca Control Loop Type (Tipo de lazo de control) (2050) con el valor de modo de prueba en lazo abierto.

6

DESHABILITE el rearranque al vuelo (2) → Spinning Load (Rearranque al vuelo) (2420) → Spinning Load Mode (Modo de rearranque al vuelo) (2430).

7

Compruebe que Fast Bypass (Bypass rápido) (2600) esté INHABILITADO. Acceda a este parámetro a través de Drive (Variador) → Cells (Celdas) → Fast Bypass (Bypass rápido).

8

Configure el teclado para que muestre la tensión de entrada (VDIN), la frecuencia de entrada (FRIN) y la tensión del motor (VLTS).

9

Ajuste el parámetro Motor Rated Voltage (Tensión nominal del motor) (1040) (accesible a través de Motor → Motor Parameters [Parámetros del motor]) para que coincida con la tensión de salida nominal del variador, y la frecuencia del motor (1020) igual a 60 Hz.

4

Verifique que el teclado muestra el valor correcto de la frecuencia y tensión de entrada. A la tensión nominal del primario, la realimentación de la tensión de entrada AC en los puntos de prueba VIA, VIB y VIC debe ser 10,80 Vpp o 3,82 Vrms. Véase la figura 4-3. Estos puntos de prueba se encuentran en la tarjeta de interfaz del sistema. Realice los siguientes pasos correctivos si la tensión de entrada (o de red) es demasiado alta o demasiado baja.

VIB

VIC

VIA

10

Figura 4-3: Tensiones de entrada AC en los puntos de prueba VIA, VIB y VIC en la tarjeta de interfaz del sistema

s A1A19000404: Versión 1.2

4-7

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha Paso

Descripción •

Si la tensión de entrada del variador es demasiado elevada, debe corregirse. Los variadores Harmony se suministran con la toma del transformador ajustada a +5%, lo cual reduce la tensión en dicho porcentaje en el secundario del transformador.

•

Si la tensión es baja (5% menos que la nominal), cambie la toma del transformador a la neutra ("0") o a la de -5%.

Si la frecuencia de entrada se visualiza como número negativo, debe conmutarse un par de fases de entrada.

4

Introduzca una demanda de velocidad del 25% y ejecute la orden RUN. La tensión de salida AC en los puntos de prueba VMA, VMB y VMC debe ser 2,70 Vpp ±0,27 V (mida la tensión promedio pico a pico) o bien 0,96 Vrms ±0,20 V. En la figura 4-4, podrá ver las señales de los puntos de prueba VMA y VMB al 25% de velocidad (15 Hz).

VMA

VMB

11

Figura 4-4: Tensiones de salida AC en los puntos de prueba VMA y VMB a 15 Hz en el modo de prueba en lazo abierto

s 4-8

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha Paso

Descripción Aumente la demanda de velocidad al 50%. Las señales de realimentación de salida deberían aumentar proporcionalmente. Observe que, en el modo de prueba en lazo abierto, el regulador de flujo no es perfecto y, por tanto, la tensión de salida mostrará un valor más alto o más bajo que el valor calculado correspondiente al 50% de la tensión nominal. Ajuste el parámetro Flux Demand (Demanda de flujo) (3150) de forma que la tensión del motor (en el teclado o en ToolSuite) sea aproximadamente igual al 50% de la tensión nominal. Aumente la demanda de velocidad hasta el 100%. La tensión de salida AC en los puntos de prueba VMA, VMB y VMC debe ser 10,80 Vpp +/-0,27 V o bien 3,82 Vrms +/-0,20 V. La tensión del motor en el teclado debe ser el valor nominal de la tensión de salida +/-5%. En la figura 4-5 puede ver las formas de onda de tensión de salida AC VMA y VMB a 60 Hz.

12 VMA

VMB

Figura 4-5: Tensiones de salida AC en los puntos de prueba VMA y VMB a 60 Hz en el modo de prueba en lazo abierto

4.5 Prueba del variador en modo de prueba en lazo abierto con el motor conectado Los pasos siguientes verifican el funcionamiento del variador (con un motor conectado a su salida) en el modo de prueba en lazo abierto. Esta prueba sólo es necesaria si el funcionamiento de los transductores de efecto Hall de salida requiere una verificación. El motor debe estar sin carga durante esta prueba. Si no se requiere esta prueba, proceda con la siguiente.

s A1A19000404: Versión 1.2

4-9

4

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha Tabla 4-4: Prueba del variador en modo de prueba en lazo abierto con el motor conectado

Paso

4

Descripción

1

Desconecte las fuentes de tensión de control y de media tensión. Vuelva a conectar los cables del motor o habilite el contactor del motor.

2

Conecte a alimentación el interruptor de control. Conecte la tensión de entrada a alimentación.

3

Ajuste los parámetros Frequency (Frecuencia) (1020) y Motor Rated Voltage (Tensión nominal del motor) (1040) (Motor → Motor Parameters [Parámetros de motor]) para que sean iguales a los valores de la placa de características del motor.

4

Asegúrese de que Spinning Load Mode (Modo de rearranque al vuelo) (2430) y Fast Bypass (Bypass rápido) (2600) están INHABILITADOS. Aumente los parámetros de la rampa de velocidad para reducir la aceleración y deceleración del variador.

5

Speed ramp setup

(2260)

Accel time 1

(2270):

60,0 s o mayor

Decel time 1

(2280):

60,0 s o mayor

Reduzca el parámetro Flux Demand a 0,5.

6

Stability

(3)

Output Processing

(3050)

Flux Control

(3100)

Flux demand

(3150):

0,5

Conecte la alimentación de media tensión al VF. Pulse el botón FAULT RESET del teclado para resetear los fallos, y púlselo una segunda vez para responder a las posibles alarmas. 7

Si el modo que se visualiza en la pantalla del teclado es RLBK, cambie Control Loop Type (Tipo de lazo de control) (2050) a control vectorial en lazo abierto y salga de la entrada de menú. Con ello, RLBK del teclado debe cambiar de nuevo a modo. Establezca Control Loop Type (Tipo de lazo de control) (2050) con el valor de modo de prueba en lazo abierto.

8

Configure el teclado para que muestre la corriente magnetizante del motor, la corriente de par del motor y la tensión del motor.

9

Haga girar el motor al 1% de la velocidad y observe si rota adecuadamente.

s 4-10

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha Paso

Descripción Haga funcionar el variador a una demanda de velocidad del 10%. Observe la realimentación de la tensión de salida AC y la corriente de motor para la fase A en los puntos de prueba VMA e IMA mediante un osciloscopio. •

•

Puesto que el motor está descargado, la forma de onda de la corriente debe preceder en casi 90° a la forma de onda de la tensión. Véase la figura 4-6. Los transductores de corriente de efecto Hall introducen el signo negativo, ya que están configurados para medir la corriente de entrada. Compruebe que los puntos de prueba VMB, IMB y VMC, IMC tienen formas de onda similares. La pantalla del teclado debe mostrar un valor promedio positivo para Ids (corriente magnetizante) y un valor pequeño para Iqs (corriente de par). Tenga en cuenta que la visualización de Ids e Iqs en el teclado no mostrará valores constantes. Esto se debe a que en el modo de prueba en lazo abierto, el variador no tiene un buen control de las corrientes. El valor promedio de Ids debe ser igual a la mitad de la corriente en vacío del motor, mientras que el valor promedio de Iqs debe ser aproximadamente cero.

10

IMA

VMA

Figura 4-6: Funcionamiento en el modo de prueba en lazo abierto al 10% de velocidad con un motor sin carga. Se muestran la corriente y la tensión AC del motor en los puntos de prueba VMA e IMA.

4.6 Prueba del variador en el modo de control vectorial en lazo abierto con el motor conectado En este momento, el VF está preparado para el funcionamiento real del motor (asíncrono). Los pasos siguientes verifican el funcionamiento del variador y del motor asíncrono de carga en el modo de control vectorial en lazo abierto. Si el variador está conectado a un motor síncrono, siga los pasos de la sección siguiente.

s A1A19000404: Versión 1.2

4-11

4

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha Tabla 4-5: Prueba del variador en el modo de control vectorial en lazo abierto con el motor conectado

Paso

4

Descripción

1

En caso necesario, vuelva a conectar los cables del motor o habilite el contactor del motor.

2

Conecte a alimentación el interruptor de control.

3

Cambie el Control Loop Type (Tipo de lazo de control) (2050) del variador a control vectorial en lazo abierto. INHABILITE el rearranque al vuelo.

4

Drive (2) Spinning Load

(2420)

Spinning Load Mode

(2430)

[Disabled]

[Enable]

Ajuste los parámetros de la rampa de velocidad según la siguiente recomendación: La tasa de aceleración y deceleración de un ventilador debe ajustarse aproximadamente a 60 s y, para una bomba, aproximadamente a 30 s. 5

6

Speed ramp setup

(2260)

Accel time 1

(2270):

30,0 s

Decel time 1

(2280):

60,0 s

Verifique que el bypass rápido (de celdas) está inhabilitado en este momento, si cuenta con esa opción. Fast bypass

(2600)

Disabled

Ajuste los siguientes parámetros del motor según los valores de la placa de características.

7

Motor parameter

(1000)

Motor frequency

(1020)

Hz

Full load speed

(1030)

rpm

Motor voltage

(1040)

V

Full load current

(1050)

A

Motor kW Rating

(1010)

kW

Utilice los valores por defecto para los demás parámetros del motor, como se muestra más abajo. Para esta prueba, ajuste la resistencia del estátor a 0,1%. El dato entre corchetes se refiere al ajuste de la corriente de campo en vacío para el control de motor síncrono. 8

Leakage inductance

(1070):

16,0%

Stator resistance

(1080):

0,1%

No load current

(1060):

25,0%

Inertia

(1090):

30,0 Kgm2

[No load Field Current = 15,0%]

s 4-12

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha Paso

Descripción Ajuste la sobrecarga del motor y los límites de par como se muestra más abajo. Ajuste la tensión de disparo de motor igual al 120% de la tensión nominal del motor o al valor requerido por el cliente. Ajuste el parámetro Overspeed (Sobrevelocidad) al 120% o al valor requerido por el cliente.

9

Limits

(1120)

Overload select

(1130)

Constant

I overload Pending

(1139):

100,0%

I overload

(1140):

110,0%

Overload timeout

(1150):

60,0 s

Motor Trip Volts

(1160):

4.800 V o valor requerido por el cliente

Overspeed

(1170):

120% o valor requerido por el cliente

Motor torque limit 1

(1190):

100,0%

Regen torque limit 1

(1200):

-0,25%

4

s A1A19000404: Versión 1.2

4-13

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha Paso

Descripción Verifique que las ganancias del lazo de control coinciden con sus valores por defecto como se muestra más abajo. Los datos entre corchetes se refieren a los ajustes para el control de motor síncrono.

4

10

Stability

(3)

Output Processing

(3050)

Flux Control

(3100)

Flux reg prop gain

(3110):

1,72

[0,50]

Flux reg integral gain

(3120):

1,00

[0,50]

Flux filter time const

(3130):

0,0667 s

Flux demand

(3150):

1,0

Flux ramp rate

(3160):

0,5 s

Energy saver min flux

(3170):

100%

Speed Loop

(3200)

Speed reg prop gain

(3210):

0,02

Speed reg integral gain

(3220):

0,046

Speed reg Kf gain

(3230):

0,60

Speed filter time const

(3240):

0,0488 s

Current Loop

(3250)

Current reg prop gain

(3260):

0,50

Current reg integral gain

(3270):

25,0

Braking

(3350)

Enable braking

(3360):

Disable

Pulsation frequency

(3370):

275,0 Hz

Output Processing

(3050)

Output current scaler

(3440):

1,0

Output voltage scaler

(3450):

1,0

Stability

(3)

Dead time comp

(3550):

12,0 us

Feed forward constant

(3560):

0,0

Carrier frequency

(3570):

600,0 Hz

[0,022 s]

Nota: El ajuste automático modifica los elementos de menú en cursiva de la lista anterior.

s 4-14

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha Paso

Descripción En el caso de motores síncronos, asegúrese de que el módulo de salida analógica WAGO™ que proporciona la orden para la alimentación de campo está correctamente seleccionado. Seleccione el número de módulo analógico adecuado dentro del submenú Analog Outputs (Salidas analógicas) (4660). Para este módulo analógico, seleccione: • • •

Synch motor field (Campo de motor síncrono) como la Analog Variable (variable analógica) Unipolar como el Module Type (Tipo de módulo) 100% para Full range (Rango completo)

11

Compruebe el programa operativo del sistema y la interfaz del cliente.

12

Conecte la alimentación de media tensión al VF. Pulse el botón FAULT RESET del teclado para resetear los fallos, y púlselo una segunda vez para responder a las posibles alarmas. Haga girar el motor al 1% de la velocidad y observe si rota adecuadamente, si no lo hizo en la prueba anterior.

13

Configure el teclado para que muestre la corriente magnetizante del motor, la corriente de par del motor y la tensión del motor. Haga funcionar el variador a una demanda de velocidad del 10%. Observe la realimentación de la tensión de salida AC y la corriente de motor para la fase A en los puntos de prueba VMA e IMA mediante un osciloscopio. •

Si el motor está descargado, la forma de onda de la corriente debe preceder en casi 90° a la forma de onda de la tensión. Véase la figura 4-7 (sección superior). Los transductores de corriente de efecto Hall introducen el signo negativo, ya que están configurados para medir la corriente de entrada. La pantalla del teclado debe mostrar un valor positivo para Ids (corriente magnetizante) igual a la corriente en vacío del motor, y para Iqs (corriente de par) debe mostrar un valor pequeño (normalmente, 1-3% de la corriente nominal).

•

Si el motor está cargado, la forma de onda de la corriente precederá a la tensión del motor en un ángulo menor de 90°. Véase la figura 4-7 (sección inferior). Ids seguiría mostrando un valor positivo mayor que la corriente en vacío, mientras que Iqs mostraría un valor mayor que cero. El signo de Iqs depende directamente de la dirección de rotación.

•

La tensión del motor debe ser el 10% de la tensión nominal del motor.

14

15

Aumente la demanda de velocidad mientras supervisa la tensión del motor. La tensión del motor debe mostrarse según la tabla siguiente. En la figura 4-8 se muestran las formas de onda al 100% de velocidad (60 Hz). En la tabla 4-6 se muestra el escalado de la tensión del variador para señales en los puntos de prueba VMA, VMB y VMC en función de la velocidad. En la tabla 4-7 se enumera el escalado para las señales de realimentación de corriente y tensión disponibles en la tarjeta de acondicionamiento de señales en el punto de funcionamiento nominal del variador.

s A1A19000404: Versión 1.2

4-15

4

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha Tabla 4-6: Escalado de la tensión de salida del variador en función de la velocidad

Orden de velocidad (%)

Velocidad del motor (Hz)

Realimentación de tensión del motor (V, pp)

Realimentación de tensión del motor (V, rms)

10

6

1,08

0,38

25

15

2,70

0,96

50

30

5,40

1,91

75

45

8,10

2,87

100

60

10,80

3,82

4

Tabla 4-7: Escalado de las tensiones y corrientes de entrada y salida del variador en la tarjeta de acondicionamiento de señales

Valor nominal (rms) en los terminales del variador

Valor de realimentación en condiciones nominales (Vpico)

Valor de realimentación en condiciones nominales (Vrms)

Corriente de entrada

Corriente nominal del primario del TC de entrada

5,0

3,54

Tensión de entrada

(Tensión nominal de entrada L-L)/1,732

5,4

3,82

Corriente de salida

Corriente de salida nominal (≡ valor nominal celda)

5,0

3,54

Tensión de salida

(Tensión nominal de salida L-L)/1,732

5,4

3,82

Ejemplos:

Escalado de la corriente de salida: Corriente nominal de celda ≡ 3,54 Vrms

Variable

Escalado de la tensión de salida: [(Tensión nominal de salida L-L)/1,732] * 1,414 ≡ 5,4 Vpico

s 4-16

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha

4

Figura 4-7: Corriente y tensión AC del motor en los puntos de prueba VMA e IMA al 10% de velocidad en control vectorial en lazo abierto (a) Funcionamiento sin carga y (b) Funcionamiento a plena carga

s A1A19000404: Versión 1.2

4-17

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4

Figura 4-8: Corriente y tensión AC del motor en los puntos de prueba VMA e IMA al 100% de velocidad en control vectorial en lazo abierto (a) Funcionamiento sin carga y (b) Funcionamiento a plena carga

s 4-18

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha

4.7 Prueba del variador en modo de control de motor síncrono En esta sección se prueba el funcionamiento del VF con un motor síncrono. Normalmente, se utiliza un regulador 3PCI para la alimentación de la excitatriz. Para el ajuste del regulador 3PCI se requieren los elementos siguientes: •

Caja de salida de corriente de 4-20 mA.

•

Si el variador no está equipado con medidores para visualizar la tensión y la corriente de salida, se necesitan DVM para observar la corriente y la tensión (en una de las fases) en la salida del regulador 3PCI.

•

Los valores de (a) la corriente nominal de salida del 3PCI, (b) la corriente de campo máxima del campo de motor síncrono y (c) la corriente nominal de campo de motor síncrono.

•

El plano nº 479150 (esquemas de control de 3PCI) y el plano (entregado con el variador) que muestra las conexiones al regulador 3PCI serán de utilidad durante la configuración.

ADVERTENCIA. La corriente de campo no debe aplicarse más de unos pocos minutos a la vez para evitar daños en los devanados de la corriente de campo.

PELIGRO. Durante las pruebas siguientes, puede haber alta tensión en el lado del estátor del motor.

4.7.1

Ajuste del 3PCI (regulador SCR)

Realice las pruebas y los cambios siguientes en la configuración para ajustar el 3PCI. Las operaciones siguientes deben realizarse con un motor estacionario. Para realizar estas pruebas, la MT no es necesaria en el variador. Compruebe que la secuencia de tensión de entrada al 3PCI sea correcta.

s A1A19000404: Versión 1.2

4-19

4

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha Tabla 4-8: Ajuste del 3PCI (regulador SCR)

Paso

Descripción Ajustes de los puentes y el potenciómetro. Compruebe que los ajustes de los puentes y del potenciómetro sean los siguientes: Puente:

4 1

2

J1

Debe estar ABIERTO; esto es, no conectado a ningún otro terminal (para que NO haya rampa)

J2

Posición A (para el integrador estándar)

J3, J4

Posición B (para la regulación de corriente)

J5

Posición B (para la regulación de corriente)

Potenciómetro: Defina todos los potenciómetros como se indica a continuación y después ajústelos como se describe en el paso 3. Son potenciómetros de 10-20 vueltas excepto para P3 (potenciómetro de vuelta única): P100

CCW completa.

P1

Es el potenciómetro de polarización, que se debe ajustar para que, con orden de cero, los SCR casi (pero no) disparen.

P2

Ajusta la ganancia del escalado de realimentación de corriente. Ajústelo a CW completa.

P3

Ajusta el límite de corriente máxima para el 3PCI. El cursor de P3 (en el punto C, bloque D8, página 2, plano nº 479150) debe estar conectado al punto C1. Primero debe ajustarse a CW completa.

P4

CCW completa.

El punto A (bloque J8, página 2, plano nº 479150) no debe estar conectado al punto A1 ni al punto A2.

s 4-20

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha Paso

Descripción Compruebe que el contactor de salida del 3PCI esté cerrado. Aplique una potencia de 480 V a la alimentación de campo y realice los ajustes siguientes según sea necesario: (1) Ajuste el potenciómetro de polarización, P1. a. Compruebe el tipo de módulo WAGO™ que se utiliza para proporcionar la orden de corriente del regulador de campo. De ser un módulo de salida analógica con una salida de 0-20 mA ó 4-20 mA. b. Si el módulo es de tipo 4-20 mA, conecte una caja de 4-20 mA entre los terminales 7 y 1 de TB1 (consulte el bloque A8, página 1 del plano nº 479150). Defina la salida para 4 mA. c. Si el módulo tiene una salida de 0-20 mA, no conecte ningún dispositivo a las entradas de referencia de TB1. d. Ajuste el potenciómetro P1 hasta que los SCR empiecen a disparar; es decir, el voltímetro de salida empieza a mostrar voltios de salida.

3

(2) Ajuste del potenciómetro de ajuste de ganancias, P2. a. Conecte la caja de salida de corriente de 4-20 mA a los terminales 7 y 1 de TB1, si no están todavía conectados. Aumente la orden lentamente hacia 20 mA al tiempo que supervisa la corriente como la salida de la excitatriz de campo. A los 20 mA, la salida del 3PCI debe ser igual a su salida nominal (que en este caso es 60 A). Ajuste P3 para asegurarse de que la corriente nominal se observa con una orden de 20mA. b. Si la resistencia del devanado es tal que no puede alcanzarse la corriente nominal (porque el regulador 3PCI no dispone de capacidad suficiente para la tensión), ajuste 20 mA para que sea igual a la corriente de campo máxima esperada (50 A en este caso), que debe ser inferior a la corriente nominal de PCI. Si se realiza este ajuste, omita el ajuste de P3 y deje el potenciómetro P3 en la posición de CW completa. (3) Ajuste del potenciómetro de límite de corriente máxima, P3. a. Con la orden ajustada para 20 mA, ajuste P3 hasta que la corriente de salida del 3PCI se reduzca a la corriente de campo máxima necesaria para la aplicación (que es 50 A en este caso).

s A1A19000404: Versión 1.2

4-21

4

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha 4.7.2

Prueba de la conexión del 3PCI al VF

Con las siguientes pruebas se verifica la conexión WAGO™ del VF al regulador 3PCI. Tabla 4-9: Prueba de la conexión del 3PCI al VF

Paso

Descripción

1

Cambie la selección de la variable de la salida analógica (que está utilizando para el control 3PCI) de Synch Motor Field I (I de campo de motor síncrono) a Speed Demand (Demanda de velocidad). Así se podrá controlar la corriente del 3PCI desde el teclado del variador.

2

Compruebe que el contactor de salida del 3PCI esté cerrado. Con una demanda de velocidad de cero, el 3PCI debe dar una tensión cero.

3

Aumente la demanda de velocidad un 10%. Verifique que la salida del 3PCI es el 10% del valor de escala completa (3PCI).

4

Aumente la demanda de velocidad hasta el 50%. Verifique que la salida del 3PCI es el 50% del valor de escala completa (3PCI).

4

4.7.3

Prueba del variador con motor síncrono

El procedimiento siguiente verifica el funcionamiento del variador con un motor síncrono en el modo de control de motor síncrono.

s 4-22

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha Tabla 4-10: Prueba del variador con motor síncrono

Paso

Descripción Conecte el motor síncrono al variador. Introduzca los parámetros del motor y utilice las ganancias por defecto, excepto para los siguientes parámetros: (1) Introduzca la corriente de campo en vacío del motor síncrono como ajuste para No-load current (Corriente en vacío) (1060). Este parámetro debe calcularse (en %) basándose en la corriente real de campo en vacío y en la capacidad máxima del regulador 3PCI. Ejemplo: Variador con un motor síncrono que requiere 24 A de corriente de campo en vacío y un 3PCI ajustado de forma que la salida máxima es 75 A, a una entrada de orden de 20 mA; entonces el parámetro de corriente en vacío debe ajustarse a: Ajuste de No-Load Current = 100% *24/75 A = 32,0% (2) Habilite Spinning Load (Rearranque al vuelo) (2420).

1

(3) Cambie Control loop type (Tipo de lazo de control) (2050) a control del motor síncrono. (4) Utilice las ganancias por defecto del lazo de control excepto para las del lazo de flujo, que deben cambiarse como sigue: Flux reg prop gain

(3110):

0,50

Flux reg integral gain

(3120):

0,50

Flux filter time const

(3130):

0,022 s

(5) El SOP debe haberse modificado para incluir la lógica para el control del contactor de salida del 3PCI. El contactor debe estar ACTIVADO tan pronto como se dé la orden de arranque al variador, y debe DESACTIVARSE inmediatamente cuando el variador se dispara por un fallo, o cuando pasa al estado de parada natural mientras se detiene. 2

Conecte la alimentación de media tensión al variador. Haga funcionar el variador a una demanda de velocidad del 10%.

3

Compruebe que después de emitirse la orden de arranque, el 3PCI (alimentación de campo) empieza a funcionar aplicando corriente y aumentando el flujo en el motor. Durante este tiempo, Ids e Iqs deben ser cero.

4

Tras un periodo de tiempo igual al parámetro Flux Ramp Rate (Pendiente de rampa de flujo) (3160), el variador comienza a aumentar la referencia de velocidad a la demanda de velocidad.

5

Con motores síncronos, la corriente del variador siempre está en fase con la tensión, es decir, Ids ≈ 0 en las condiciones del estado estacionario. En vacío, el variador proporciona muy poca corriente (en el teclado, la visualización de la corriente del motor, ITOT ≈ 0).

6

Haga funcionar el variador al 10% de velocidad. Verifique que las formas de onda de corriente en vacío y a plena carga (si es posible), así como las formas de onda de tensión del variador, sean como las que se muestran en la figura 4-9.

s A1A19000404: Versión 1.2

4-23

4

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha Paso

Descripción

7

Haga funcionar el variador al 100% de velocidad. Verifique que las formas de onda de corriente en vacío y a plena carga (si es posible), así como las formas de onda de tensión del variador, sean como las que se muestran en la figura 4-9. Tenga en cuenta que las corrientes de salida del variador al 100% de velocidad aparecen distorsionadas. Esto se debe a la forma de los polos en el motor síncrono. A velocidades bajas, el ancho de banda del regulador de corriente es suficiente para corregir la distorsión provocada por los polos del motor como se muestra en la segunda parte de la figura 4-9. Sin embargo, a velocidades elevadas, las ganancias del regulador de corriente son insuficientes para mantener las corrientes de salida senoidal cuando la distorsión se debe al diseño de los polos del motor.

4

Figura 4-9: Corriente y tensión AC del motor en los puntos de prueba VMA e IMA al 10% de velocidad con control de motor síncrono (a) sin carga y (b) funcionamiento con 75% de par

s 4-24

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha

4

Figura 4-10: Corriente y tensión AC del motor en los puntos de prueba VMA e IMA al 100% de velocidad con control de motor síncrono (a) sin carga y (b) funcionamiento con 75% de par

4.8 Ajuste del variador Utilice las siguientes secciones para completar la puesta en marcha del variador. La primera sección describe la función de ajuste automático y su uso para determinar los parámetros del motor y de control. La segunda sección describe el ajuste del menú Spinning Load (Rearranque al vuelo). El control del variador utiliza esta característica para detectar la velocidad del motor mediante un barrido de la frecuencia de salida en todo el rango de operación de la aplicación. La última sección enumera los demás menús que pueden necesitar ajustes para completar la configuración del variador.

s A1A19000404: Versión 1.2

4-25

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha 4.8.1

Ajuste automático

Los parámetros básicos del motor pueden dividirse en dos categorías: datos de la placa de características y datos del circuito equivalente. Los datos de la placa de características, como su nombre indica, vienen especificados en el propio variador (se trata de valores como la tensión nominal del motor, la corriente a plena carga, etc.). En cambio, los datos del circuito equivalente (tales como la resistencia del estátor, la corriente en vacío, etc.) deben solicitarse al fabricante del motor. Nota: (1) Los datos correctos del circuito equivalente sólo se necesitan si se desea un alto rendimiento del control, por ejemplo, con alto par de arranque o en funcionamiento a velocidad muy baja. (2) El ajuste automático es opcional, pero es recomendable para aplicaciones que requieren un alto rendimiento, como las anteriormente citadas.

4

Cuando se trabaja con un motor asíncrono, el control del variador puede ejecutar el ajuste automático. Esta característica permite al variador estimar parámetros del circuito equivalente del motor. Existen dos etapas de ajuste automático, cada una de las cuales se selecciona individualmente. Además de medir los parámetros del circuito equivalente del motor durante el ajuste automático, el control utiliza los parámetros de motor medidos para ajustar los lazos de control a fin de obtener el mejor ancho de banda de control posible (el ancho de banda para cada lazo de control se fija internamente por medio de software), y en consecuencia permite obtener un buen rendimiento en las aplicaciones que así lo requieren. Esta función ofrece ajuste del variador sin necesidad de un complicado procedimiento de ajuste. Aunque la función de ajuste automático puede utilizarse con todos los motores asíncronos, existen algunas limitaciones. Con los motores asíncronos (OLVC o CLVC) pueden ejecutarse ambas etapas del ajuste automático. Sin embargo, con los motores síncronos (SMC o CSMC), o cuando están conectados los filtros de salida, sólo debe ejecutarse la etapa 1. Nota: En la mayoría de las aplicaciones de uso general (como bombas y ventiladores), basta con usar datos por defecto para el circuito equivalente del motor, y por lo tanto puede prescindirse del ajuste automático. Auto-Tune Stage 1 (1260) La etapa 1 determina la resistencia del estátor y la inductancia de fuga. En esta etapa del ajuste automático no es necesario que el motor se desacople de la carga. El motor no gira durante esta etapa. Los datos obtenidos en la etapa 1 se usan para ajustar los reguladores internos que controlan la corriente del motor. Las ganancias del lazo de corriente se calculan automáticamente y se guardan en el control. PELIGRO: TENSIONES LETALES. Durante las dos etapas del ajuste automático (1 y 2) se producen tensiones letales en las salidas del variador. Auto-Tune Stage 2 (1270) La etapa 2 determina la corriente en vacío y la inercia del motor. El motor gira al 30% de la velocidad nominal durante esta etapa. Normalmente, en esta etapa del ajuste automático es necesario que el motor se desacople de la carga. Antes de habilitar esta prueba, asegúrese con el cliente de que es posible girar el motor sin riesgo. Los datos obtenidos en la etapa 2 se utilizan para optimizar el funcionamiento de los lazos externos que controlan la velocidad y el flujo del motor. El control calcula y guarda las ganancias del lazo de velocidad y flujo automáticamente. PELIGRO. Durante la etapa 2 del ajuste automático, el motor gira.

Nota: Las cargas cuadráticas, como las bombas y los ventiladores, no necesitan que el motor se desacople. El control está diseñado para minimizar los errores producidos por estas cargas.

s 4-26

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha 4.8.2

Rearranque al vuelo

El rearranque al vuelo debe habilitarse si se ha seleccionado una o más de las características o modos de funcionamiento siguientes: •

Bypass rápido

•

Rearranque automático (que se controla mediante los parámetros de Auto reset (7120-7150) y el SOP)

•

Control de motor síncrono (SMC y CSMC)

•

Control vectorial en lazo cerrado (CLVC)

4 Nota: El rearranque al vuelo no proporciona un rearranque instantáneo con el control V/Hz.

Nota: Con motores síncronos, el rearranque al vuelo es siempre instantáneo; es decir, que el variador nunca pasará al modo de barrido. Realice los siguientes pasos para ajustar el modo de barrido del rearranque al vuelo Utilice ToolSuite para supervisar el flujo del motor (FlujoDS), la velocidad del motor y la referencia de velocidad.

s A1A19000404: Versión 1.2

4-27

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha Tabla 4-11: Ajuste del modo de barrido del rearranque al vuelo

Paso 1

4

2

Descripción Habilite el rearranque al vuelo y asegúrese de que los parámetros siguientes están ajustados a los valores que se muestran. Spinning Load

(2420)

Spinning Load Mode

(2430)

Forward o Reverse, según convenga

Scan end threshold (%)

(2440)

20%

Current level set point (%)

(2450)

25% [o igual al ajuste de No-load current]

Current ramp (s)

(2460)

0,01 s

Max current (%)

(2470)

50%

Scan time (s)

(2480)

3,0 s

3

Haga funcionar el variador a una demanda del 30%.

4

Dispare el variador utilizando ESTOP.

5

Espere a que el flujo del motor caiga por debajo del 4%. Esto puede tardar algunos segundos para motores de alta potencia o alto rendimiento.

6

Resetee ESTOP (y pulse FAULT RESET si es necesario) y dé una orden RUN. En la ToolSuite, supervise la referencia de velocidad y la velocidad del motor en el momento que el variador se sincroniza con el motor.

7

Si la referencia de velocidad es mayor que la velocidad del motor, el variador se ha sincronizado con el motor demasiado pronto. En este caso, aumente el parámetro Scan End Threshold (Umbral fin de barrido) (2440). Si la referencia de velocidad es menor que la velocidad del motor, el variador ha perdido el sincronismo con el motor. En este caso, reduzca el parámetro Scan End Threshold (Umbral fin de barrido) (2440).

8 4.8.3

Repita los pasos 3 a 7 hasta que la referencia de velocidad y la velocidad del motor (en el momento en el que el variador se sincroniza con el motor) difieran en un pequeño porcentaje. Menús de aplicación

Ajuste los menús siguientes de acuerdo con los requisitos del usuario o la aplicación: •

Motor limits (Límites del motor) (1120), incluido Phase imbalance (Desequilibrio de fase) (1244) y Ground fault (Fallo a tierra) (1245)

•

Menú Speed Profile (Perfil de velocidad) (4000)

•

Bypass type (Tipo de bypass) (2590) y Fast bypass (Bypass rápido) (2600)

•

Menú Critical Frequency (Frecuencia crítica) (2340)

•

Menú Drive Protection (Protección variador) (7)

•

Menú Display parameters (Parámetros de visualización) (8000)

s 4-28

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha

4.9 Procedimiento de transferencia síncrona (si procede) Esta sección del procedimiento de puesta en marcha conlleva comprobaciones opcionales de la transferencia síncrona. El Perfect Harmony se puede configurar para la operación opcional de transferencia síncrona, en la que el variador se puede utilizar para controlar varios motores (por ejemplo) de uno en uno. Si no se ha definido para la aplicación una configuración de este tipo, puede omitirse esta sección. Para configurar el control del variador para la transferencia síncrona se deben seguir los pasos siguientes: Tabla 4-12: Configuración del control del variador para la transferencia síncrona

Paso

4

Descripción Configure los parámetros del menú de transferencia síncrona como se indica a continuación.

1

Synchronous Transfer

(2700)

Phase I gain

(2710)

2

Phase P shift

(2720)

4

Phase offset

(2730)

2 grados

Phase error threshold

(2740)

1,5 grados

Frequency Offset

(2750)

0,5%

Up Transfer Timeout

(2760)

0s

Down Transfer Timeout

(2770)

0s

2

HABILITE el rearranque al vuelo ajustando el Spinning Load Mode (Modo de rearranque al vuelo) (2430) con el valor Forward (Adelante).

3

Ajuste Speed Fwd Max Limit 1 (Lím velocidad fwd máx. 1) (2080) al 105% como mínimo.

Examine la siguiente lista de comprobación para completar la configuración de la transferencia síncrona.

s A1A19000404: Versión 1.2

4-29

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha Tabla 4-13: Lista de comprobación para la transferencia síncrona

Paso

4

Descripción

1

Configure el control del variador como se ha descrito anteriormente.

2

Asegúrese de que el hardware relacionado con el PLC está conectado adecuadamente a los módulos de E/S WAGO. Para obtener información, consulte los manuales de la red de comunicaciones PLC correspondientes suministrados por el proveedor.

3

Verifique el cableado de todos contactores eléctricos del control de VF y del control de red.

4

Asegúrese de que el SOP (System Operating Program) para la lógica de proceso de la "transferencia a red" y la "transferencia a variador" está implementado.

5

Los secuenciadores para las transferencias a red y a variador se encuentran en el programa de control de Perfect Harmony. Éstas interaccionan con la red PLC del integrador del sistema de control a través del SOP del VF para gestionar el handshake entre cada centro de control de motor (MCC) y el VF. Todos los controles para bobinas de red y VF se controlan desde el PLC del integrador del sistema. Asegúrese de que estos controles están operativos.

6

Verifique todas las marcas de comunicación.

4.10 Configuración del filtro de salida (si procede) Típicamente, un filtro de salida se utiliza para evitar que la dinámica de cables de salida interfiera con la salida del variador. El submenú Output Connection (Conexión de salida) (2900) debe utilizarse cuando se conecta un filtro de salida a la salida del variador. Véase la tabla 4-14. El parámetro Filter CT Secondary Turns (2910) representa las vueltas del secundario en el TC del filtro, suponiendo que las vueltas del primario son cinco. La inductancia (2920) y la capacitancia (2930) porcentual del filtro se pueden calcular a partir del valor de la bobina, en henrios, y del valor del condensador, en faradios, utilizando la fórmula siguiente. Los valores habituales son del 5% para la inductancia de filtro y del 10% para su capacitancia. La resistencia del cable en ohmios se puede estimar a partir de la longitud total del cable y de la resistencia del cable por unidad de longitud. Para esta entrada de parámetro (2940), basta con una estimación. Utilice la última fórmula para convertir de ohmios a tanto por ciento de la impedancia de salida del variador. Impedancia_base_variador [en ohmios] = Tensión_nominal_salida_variador/ (1,732 * Corriente_nominal_salida_variador) %Inductancia_filtro = 100,0 * 377,0 * Inductancia_filtro [en henrios]/Impedancia_base_variador [en ohmios] %Capacitancia_filtro = 100,0 * 377,0 * Capacitancia_filtro [en faradios] * Impedancia_base_variador [en ohmios] %Resistencia_cable = 100,0 * Resistencia_cable [en ohmios]/Impedancia_base_variador [en ohmios]

Nota: Las entradas del submenú Output Connection (Conexión de salida) se refieren al variador y no al motor. Por lo tanto, los cambios en los parámetros del motor no tienen efecto sobre los parámetros de este submenú.

s 4-30

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha Tabla 4-14: Menú Output Connection (2900)

Parámetro

Filter CT secondary turn

Filter Inductance

ID

Unidades

2910

2920

Por defecto

0

%

0

Mín.

0

0

Máx.

Descripción

250

Número del vueltas del secundario (presuponiendo que el número de vueltas del primario es = 5) de los TC utilizados para medir las corrientes del condensador de filtro.

20

Ajusta el valor de la bobina de filtro de salida (impedancia) como razón de la impedancia de salida básica del variador (típicamente el 5%).

Filter Capacitance

2930

%

0

0

20

Ajusta el valor del condensador de salida (admitancia) como razón de la admitancia de salida básica del variador (típicamente el 10%).

Cable Resistance

2940

%

0

0

50

Ajusta el valor de la resistencia del cable de salida como razón de la impedancia de salida básica del variador.

Filter damping gain

2950

p.u.

0,5

-5,0

5,0

Ajusta la ganancia de la amortiguación activa.

Se dispone de un nuevo parámetro llamado Filter Damping Gain (Ganancia de amortiguación del filtro) (2950) en el submenú Output Connection (Conexión de salida) en las versiones 2.20 y posteriores. Esto permite ajustar la ganancia de amortiguación que el control utiliza para amortiguar las frecuencias de salida que el filtro amplifica. Para cables largos (longitud > ~9.000 m), la ganancia de amortiguación debe ser un número negativo, normalmente entre 1,0 y 0,0. Para longitudes de cable más cortas, la ganancia debe estar en el rango de 0,0 a +1,0. En las versiones 2.02 y 2.11, no hay un parámetro directo que pueda ajustarse para controlar la amortiguación. Un método indirecto para ajustar la ganancia de amortiguación interna es modificar el parámetro Motor Leakage Inductance (Inductancia de fuga del motor). La ganancia de amortiguación interna es directamente proporcional a la raíz cuadrada de la inductancia de fuga del motor. Para la amortiguación activa, la tasa de muestreo debe estar por encima del rango de 4,0 – 4,5 kHz. Dependiendo del número de celdas por fase del variador, utilice la tabla siguiente para ajustar la Carrier frequency (Frecuencia de portadora) (3580). Tabla 4-15: Valor recomendado de la frecuencia de portadora en función de las etapas de celda en el variador

Número de celdas por fase

Frecuencia de portadora (Hz)

3

800

4

600

5

600

6

500

s A1A19000404: Versión 1.2

4-31

4

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha 4.10.1 Ajuste de las ganancias del regulador de corriente con filtros de salida Cuando se usan filtros de salida, las ganancias del lazo de corriente (3260 y 3270) deben ser inferiores a 0,30 (para ganancia proporcional), y a 30,00 (para ganancia integral), respectivamente.

4

Si el variador se dispara repetidamente por IOC cuando se da la orden de arranque, compruebe que las conexiones son correctas en el cableado de los TC de filtro utilizando el procedimiento descrito en la siguiente subsección. Una vez que se han verificado las conexiones, tanto visualmente como mediante el funcionamiento en OLTM, el siguiente paso es reducir las ganancias de lazo de corriente. Debe realizarse una reducción de las ganancias de lazo de corriente (en pasos en 0,05 y 5,00, respectivamente) hasta que se consiga el funcionamiento sin IOC. La ganancia de amortiguación del filtro debe ajustarse entonces para reducir las oscilaciones de alta frecuencia en las formas de onda de la corriente de salida del variador. Un buen valor de ganancia de amortiguación de filtro permitirá un aumento en las ganancias de lazo de corriente hacia el 0,30 y el 30,00. 4.10.2 Verificación del cableado del TC del filtro Se utilizan tres TC para medir las corrientes del condensador de filtro, un TC por cada fase. Los TC se encuentran en el punto de neutro (conexión a neutro) de los condensadores, de forma que los TC no están sujetos a las altas tensiones de modo común. Por cada TC, dos cables, uno desde cada secundario, regresan a la sección de control. El resultado son seis cables en total que van desde los TC hasta la sección de control. Realice una inspección visual del armario del filtro (con la media tensión desactivada) para comprobar la colocación y las conexiones de los TC. Las señales de realimentación de la corriente del condensador están disponibles en los puntos de prueba IFA, IFB e IFC, que se encuentran en la tarjeta de interfaz del sistema. Para comprobar las conexiones de los TC, el variador debe funcionar sin el motor en modo de prueba en lazo abierto. Haga funcionar el variador a al menos el 50% de velocidad y observe su tensión de salida, VMA y la corriente del condensador de filtro, IFA, en un osciloscopio. La corriente del condensador de filtro debe preceder a la tensión del variador como se muestra en la figura 4-11, donde las formas de onda se han medido al 100% de velocidad.

Figura 4-11: Tensión de salida del variador y corriente del condensador de filtro en los puntos de prueba VMA e IFA, respectivamente, para determinar si el cableado del TC de filtro es correcto.

s 4-32

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha 4.10.3 Determinación de la resistencia del estátor en aplicaciones con cables largos Si no se dispone de datos sobre la resistencia de los cables, utilice la etapa 1 del ajuste automático como alternativa para determinar la resistencia del cable y del motor (resistencia total en serie con el variador). Utilice esta característica sólo si la corriente nominal del motor es al menos el 50% de la corriente nominal del variador. Si Cable Resistance (Resistencia del cable) (2940) ya se ha introducido como valor menor que el valor real de la resistencia, el variador restará el valor introducido para la resistencia del cable a la resistencia (total) estimada del estátor, y guardará la diferencia como Motor Stator Resistance (Resistencia del estátor del motor) (1080). Si se introduce la resistencia del cable como 0,0, el variador asignará la resistencia (medida) total como parámetro de la resistencia del estátor. Nota: La resistencia del estátor es en relación con la impedancia básica del motor, mientras que la resistencia del cable es en relación con la impedancia básica de salida del variador. El variador realiza la conversión sólo después de la etapa 1 de ajuste automático.

Nota: Tras la etapa 1 del ajuste automático, las ganancias del lazo de corriente deben ajustarse manualmente de forma que estén por debajo de 0,30 y 30,0, respectivamente.

4.11 Configuración del encóder (si procede) Los encóders se utilizan en aplicaciones que requieren un control de velocidad muy estricto, especialmente a velocidades bajas. Siga estos pasos para ajustar el variador que está equipado con un encóder. Tabla 4-16: Ajuste de variador equipado con encóder

Paso

Descripción

1

Ajuste Control Loop Type (2050) del variador a control vectorial en lazo cerrado (CLVC). Elija el control de motor síncrono en lazo cerrado (CSMC) si el motor es de tipo síncrono.

2

Habilite Spinning Load (Rearranque al vuelo) eligiendo la dirección adecuada en el menú 2430. Introduzca los parámetros en el menú Encoder (1280) como se muestra.

3

Encoder PPR

1290

Introduzca el valor de PPR del encóder.

Encoder filter gain

1300

0,75

Encoder loss threshold

1310

5,0%

Encoder loss response

1320

Open Loop

s A1A19000404: Versión 1.2

4-33

4

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Procedimiento de puesta en marcha 4.11.1 Verificación del funcionamiento del encóder Siga estos pasos para determinar si el encóder está funcionando correctamente. Tabla 4-17: Determinación del funcionamiento correcto del encóder

Paso

Descripción

1

Haga funcionar el variador con control vectorial en lazo abierto.

2

Compare la velocidad (estimada) del motor con el valor (medido) de la velocidad del encóder para diferentes demandas de velocidad. Deben seguirse muy de cerca. Si el seguimiento es mayor que el deslizamiento nominal del motor, compruebe si el parámetro Encoder PPR (PPR Encóder) es correcto. Para cambiar la polaridad de la realimentación del encóder; conmute el par A, A' con B, B'.

4

4.12 Verificación de la supervisión de entradas Esta sección indica los pasos para verificar la capacidad de supervisión del variador. Deben realizarse los pasos siguientes después de haber verificado el funcionamiento del variador en uno de los modos de control (del motor). Tabla 4-18: Verificación de las capacidades de supervisión

Paso

Descripción

1

Haga funcionar el variador a una velocidad a la que la potencia de salida sea superior al 20-25% de la potencia nominal del variador.

2

Compruebe si los valores calculados de la potencia de entrada y salida se parecen razonablemente; en otras palabras; la eficiencia del variador debe ser del 95% o superior. Si no es así, es posible que sea necesario ajustar los escaladores (de entrada o salida) de la tensión o la corriente.

Para determinar el escalado de la tensión/corriente se requieren métodos independientes de medida de estas magnitudes. En algunos variadores, hay MQS ya instalados. Los valores proporcionados por el MQS se pueden comparar con los calculados desde el control del variador para determinar el ajuste real del escalador (el valor por defecto es 1,0). Si un MQS no está disponible, puede utilizarse un TT/TC para realizar la medición independiente. En la tabla 4-6 se proporcionan los valores de las señales de tensión y corriente en los puntos de prueba en condiciones nominales. Para cada señal, observe la lectura en la pantalla del variador, la lectura de la medición independiente y el valor medido en el punto de prueba. Compare estas tres lecturas para determinar la causa del error. Se debe realizar un ajuste del escalador (variador) hasta que las medidas difieran entre sí en un 1% como máximo.

∇ ∇ ∇

s 4-34

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento

CAPÍTULO

5

Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento

5.1 Introducción En este capítulo se ofrece una descripción general de las cuestiones más complejas de aplicaciones y funcionamiento que pueden surgir con los VF Perfect Harmony.

5.2 Operación de transferencia síncrona 5.2.1

Introducción

El término transferencia a red se usa para transferir un motor desde un variador de frecuencia (VF) a la red para así desacoplar el motor del variador. La transferencia a variador se usa para sincronizar el variador con un motor alimentado por la red, desacoplarlo de la red y transferirlo al VF. 5.2.2

Configuración y fallos de la transferencia

Antes de intentar una transferencia síncrona, deben examinarse las opciones del generador de órdenes que se hayan seleccionado antes de la transferencia síncrona. Es importante que las funciones del generador de órdenes que pueden provocar el fallo de la transferencia estén inhabilitadas. Verifique que el perfil de velocidad, la función de cambio de polaridad y los límites de velocidad no modifiquen la frecuencia de entrada cuando se pida una transferencia síncrona. La frecuencia de entrada se trata básicamente igual que cualquier otra demanda de velocidad sin filtrar que reciba el variador. Consulte el esquema del generador de órdenes (459713). Durante una transferencia síncrona pueden surgir tres condiciones de alarma/fallo: •

Up Transfer timeout (Tiempo excedido de Transferencia a red) (alarma): Significa que el tiempo transcurrido durante la transferencia es superior al asignado en el menú "Up transfer timeout" (Tiempo excedido de Transferencia a red) (ID 2760).

•

Down Transfer timeout (Tiempo excedido de Transferencia a variador) (alarma): Significa que el tiempo transcurrido durante la transferencia es superior al asignado en el menú "Down Transfer timeout" (Tiempo excedido de Transferencia a variador) (ID 2770).

•

Phase sequence (Secuencia de fase) (alarma o fallo): Indica que la dirección o secuencia de fases a la entrada del variador no es la de la salida del variador.

Las alarmas de tiempo excedido pueden indicar que hay otras condiciones provocando el fallo de la transferencia. Un ejemplo sería que no quedaran suficientes celdas activas en el variador para soportar la tensión de red durante la Transferencia a variador. En ese caso, el variador pone la marca SOP InsufficientOutputVolts_I a nivel alto. 5.2.3

Transferencia a red

Las transferencias a red se efectúan acelerando el motor con el VF para sincronizarlo a la frecuencia de red. Esto se consigue utilizando la frecuencia de red a la entrada del variador como referencia de velocidad y lo hace el software del variador cuando se recibe la petición de Transferencia a red. Con la frecuencia sincronizada, se debe sincronizar la fase con un cierto avance para garantizar que la potencia fluya hacia afuera del VF cuando se cierre el contactor de red. Esto se consigue tomando la información de frecuencia y fase de red del PLL de entrada y la información de la fase de salida del PLL de salida para calcular un ajuste fino de frecuencia que se suma a la orden de velocidad. Una vez finalizada la sincronización, se abre el contactor del variador y el motor se para de forma natural, con lo que acaba la transición. La secuencia de la lógica de control es esta: 1.

Arranque el VF en su funcionamiento normal y con una orden de velocidad adecuada. El variador debe estar en el estado "RUN" (Marcha) para iniciar la transferencia.

s A1A19000404: Versión 1.2

5-1

5

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento

5

2.

Inicie la transferencia con la marca del sistema de petición de transferencia (UpTransferRequest_O) cuando se desee la transferencia. Además, se puede habilitar un temporizador de menú para el tiempo excedido de transferencia, es decir una alarma de fallo de transferencia. Si no hay ningún fallo de transferencia, el variador entra en el estado "UP_TRANSFER" y en el estado de transferencia "TRANSFER_INIT" (A). Si la capacidad de tensión de salida del variador, a causa de celdas en bypass o tensión alta en la red de entrada, es inferior a la tensión de red (consulte la sección Desplazamiento del neutro durante el bypass de celdas en este capítulo) el control no permitirá que el variador entre en el estado "UP_TRANSFER" y ajustará la marca InsufficientOutputVolts_I a nivel alto.

3.

A partir de aquí la transferencia se controla mediante el secuenciador de transferencia que hay dentro del estado del variador "UP_TRANSFER". Al entrar en ese estado, se fuerza a que el generador de demanda del regulador de velocidad acepte la referencia desde la medición de la frecuencia de red.

4.

En el estado de transferencia "TRANSFER_INIT" (A), la nueva referencia de velocidad representa la frecuencia de la red de entrada descrita anteriormente, sin ajuste fino de corrección de desfase. El variador permanecerá en este estado hasta que el error de frecuencia se reduzca a menos de 0,5 Hz. En ese punto el estado de transferencia pasa a ser "WAITING_FOR_FREQUENCY_ LOCK" (B).

E a A (contactor de red abierto; variador abandona estado transferencia)

AaB (error frecuencia < 0,5 Hz)

A

B

E

B a C (error frecuencia < 0,5 Hz para 1 segundo)

D a E (respuesta contactor de red abierto)

D

C

CaD (error de fase < ajuste para 3 segundos)

Figura 5-1: Grafo de estado de transferencia síncrona para Transferencia a red

5.

En el estado de transferencia "WAITING_FOR_FREQUENCY_LOCK" (B) el variador ha de guardar la sincronización en frecuencia durante 1 segundo antes de avanzar al siguiente estado de transferencia "WAITING_FOR_PHASE_ LOCK" (C).

6.

En el estado de transferencia "WAITING_FOR_PHASE_LOCK" (C) el variador utiliza el error de fase del PLL en un lazo P+I para calcular un ajuste fino de la referencia de velocidad corregida por fase que se suma a la referencia de frecuencia de red, enviándose el resultado como demanda de entrada al regulador de velocidad. La corrección continúa hasta que el error de fase es inferior durante 3 segundos a un valor introducido por el usuario. También se puede añadir un desfase adicional al error, programable mediante una entrada de menú en grados de fase. Cuando el error de fase minimizado se ha mantenido durante el tiempo adecuado, el secuenciador setea una marca del programa del sistema, "UpTransferPermit_I" para habilitar el contactor de red y seguir al siguiente estado de transferencia, (D) en el que se espera a que el contactor cierre. Se debe usar esta marca para habilitar el contactor de red. Si en este estado se pierde la sincronía en frecuencia, el secuenciador vuelve al estado B hasta que se vuelve a sincronizar la frecuencia.

7.

En el estado de transferencia "WAITING_FOR_CONTACTOR_CLOSURE" (D) el variador mantiene el PLL y espera la respuesta del contactor de red (contactor cerrado). Cuando se detecta el cierre del contactor mediante la marca del programa del sistema "LineContactorAcknowledge_O", el variador setea la marca "UpTransferComplete_I" y avanza hasta el estado final de transferencia "TRANSFER_COMPLETE".

s 5-2

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento 8.

En el estado de transferencia "TRANSFER_COMPLETE" (E) el variador espera hasta que se elimina la petición de marcha del variador. Se debe usar esta marca para abrir el contactor del VF, pero dejando el contactor de red cerrado.

9.

Cuando el variador entra en su estado "UP_TRANSFER", sólo puede salir de él mediante la finalización normal de la transferencia, o si aparece un fallo de tiempo excedido de transferencia, un fallo del variador o una parada de emergencia. El fallo, o alarma, de tiempo excedido de transferencia aparece si el sistema no acaba satisfactoriamente la transferencia antes de que transcurra el periodo de tiempo excedido. Si aparece un tiempo excedido antes de alcanzar el estado "TRANSFER_COMPLETE" (E), el variador vuelve a su estado de funcionamiento normal y predefine el estado de transferencia a "TRANSFER_INIT" (A). El variador emite una advertencia de fallo de transferencia y espera a un reset antes de intentar una Transferencia a red nueva. Si el variador llega al estado "TRANSFER_COMPLETE" (E), no emitirá un tiempo excedido.

Un fallo del variador provoca que pase al estado Parada natural y después al estado Inactivo. Se necesita un reset del fallo para volver a habilitar el variador para funcionar (listo para funcionar es verdadero). Hay que rearrancar el variador como en el paso 1 para empezar una nueva secuencia de Transferencia a red. El variador responde a una CR3 o a una inhibición del variador igual que a un fallo. 5.2.4

Transferencia a variador

La Transferencia a variador se usa para transferir un motor desde la red al variador. Con el control NXG, el variador supervisa la tensión de salida antes de sincronizarse a la frecuencia del motor mediante el algoritmo de rearranque al vuelo. Para que el variador pueda realizar esta sincronización, se requiere que el contactor del VF esté cerrado al principio de la secuencia de Transferencia a variador. El variador puede sincronizarse en pocos milisegundos. El variador aumenta después la corriente de par de salida antes de indicar que está listo para aceptar el motor y abrir el contactor de red. Ésta es la secuencia de Transferencia a variador:

E a A (contactor de red abierto; variador abandona estado transferencia)

AaB (error frecuencia < 0,5 Hz)

A

B

E

B a C (error frecuencia < 0,5 Hz para 1 segundo)

D a E (respuesta contactor de red abierto)

D

C

CaD si corriente de par > 75% de la nominal

Figura 5-2: Grafo de estado de transferencia síncrona para Transferencia a variador

1.

El control NXG requiere que el rearranque al vuelo esté habilitado y que el variador esté en el estado "IDLE" (Inactivo) antes de la Transferencia a variador. Para iniciarla, suponga que el motor está funcionando desde la red, el contactor de red está cerrado y el variador recibe respuesta del contactor.

2.

Se setea la marca de petición de transferencia a variador (DownTransferRequest_O) del programa de sistema.

3.

Se envía una petición de Marcha al variador.

4.

El variador emite un permiso (DownTransferPermit_I) que se usa para cerrar el contactor de salida del VF. El variador empezará a detectar la tensión en la salida del variador. Durante este tiempo, el variador permanece en el estado "IDLE" (Inactivo). Cuando la frecuencia de salida del variador difiera en menos de ½ her-

s A1A19000404: Versión 1.2

5-3

5

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento cio de la frecuencia de entrada, el variador avanzará al estado "DOWN_TRANSFER". Si la capacidad de tensión de salida del variador, a causa de celdas en bypass, es inferior a la tensión de red (consulte la sección Desplazamiento del neutro durante el bypass de celdas en este capítulo) el control no permitirá que el variador entre en el estado "DOWN_TRANSFER" y ajustará la marca InsufficientOutputVolts_I a nivel alto. 5.

Dentro del estado "DOWN_TRANSFER" hay cinco estados de transferencia (véase la figura 5-2). Estado

5

Valor*

A - TRANSFER_INIT

0

B - WAITING_FOR_FREQUENCY_LOCK

1

C - WAITING_FOR_TORQUE_TO_BUILD

3

D - WAITING_FOR_CONTACTOR_OPENING

5

E - TRANSFER_COMPLETE

6

Tras entrar en el estado "DOWN_TRANSFER", el variador está inicialmente en el estado de transferencia A-(TRANSFER_INIT) y pasará rápidamente al estado de transferencia B-(WAITING_FOR_FREQUENCY_LOCK). La transición desde B a C necesita que la frecuencia de salida del variador y la frecuencia de red difieran en menos de ½ hercio durante 1 segundo. 6.

Ahora que la frecuencia de red coincide con la del variador, éste empezará a aumentar la corriente generadora de par al motor, preparando la transferencia del control del motor desde la red al variador. La transición desde C a D se da cuando la corriente generadora de par es mayor o igual al 75%. El variador envía una señal, es decir la pone a "True" (verdadero), para abrir el contactor de red (LineContactorUnlatch_I).

7.

Una vez que el PLC haya abierto el contactor de red, debe borrar la marca de respuesta del contactor de red, (LineContactorAcknowledge_O a "False" (falso)) y el secuenciador pasa al estado E-(TRANSFER_COMPLETE).

8.

El variador envía una señal de Transferencia a variador finalizada (DownTransferComplete_I) con lo que la petición de Transferencia a variador (DownTransferRequest_O) se puede borrar.

9.

El variador vuelve a la consigna de velocidad ajustada por el cliente.

10. Si se excede el tiempo de transferencia cuando el variador está en el estado "DOWN_TRANSFER", el variador vuelve al estado A-(TRANSFER_INIT). El variador emite una advertencia de fallo de transferencia y espera a un reset antes de intentar una Transferencia a variador nueva. Para parar el variador mientras está conectado a red, emita una petición de Parada revisando la petición de Marcha. Eso inhabilitará inmediatamente la salida del variador. Después elimine la respuesta del contactor del VF, abra el contactor del VF y elimine la petición de Transferencia a variador. Un fallo del variador provoca que pase al estado Parada natural. Se necesita un reset del fallo para poner el variador en el estado "IDLE" (Inactivo). Para resetear el fallo, abra el contactor del VF, elimine la respuesta del contactor del VF, abra el contactor del VF y elimine la petición de Transferencia a variador. Siga la secuencia enumerada desde el paso 1 para realizar una secuencia de Transferencia a variador nueva. El variador responde a una CR3 o a una inhibición del variador igual que a un fallo.

s 5-4

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento 5.2.5

Ejemplo con depósito. Transferencia síncrona con varios motores y un PLC

Los variadores Perfect Harmony se pueden usar para controlar varios motores, usando la metodología de transferencia síncrona. Estas aplicaciones se usan para controlar proporcionalmente varios motores, de uno en uno. Consulte este ejemplo. Se tiene un depósito en el que entra un caudal variable y desconocido de líquido. Se usan hasta tres bombas para extraer el líquido a fin de mantener el nivel del depósito en una consigna dada (esto constituye el proceso externo). A medida que el error del sistema externo – es decir, la desviación positiva o negativa respecto a la consigna – evoluciona en el proceso externo (el valor realimentado aumenta por encima de un valor de consigna) el variador controla el primer motor (bomba, por ejemplo) para intentar corregir el error y devolver el nivel en el depósito a su valor de consigna. Si el error desde el proceso externo no se reduce (el nivel del depósito sigue por encima de su nivel de consigna) es posible que la primera bomba no pueda alcanzar o mantener la consigna de nivel, incluso si gira a más del 100% de velocidad. Si eso ocurre, se transfiere suavemente la primera bomba a la tensión de red (al 100% de velocidad) y el variador pasa a regular el motor de la segunda bomba. Si el error del proceso externo no se anula, se puede hacer funcionar la segunda bomba junto con la primera al 100% de velocidad conectándolas directamente a la red mientras se activa una tercera bomba, regulada por el variador. La transferencia del control por variador desde un motor al siguiente se puede realizar con un único variador Perfect Harmony y cualquier número de motores. La figura 5-3 muestra un depósito vaciado por las bombas 1, 2 y 3, accionadas respectivamente por los motores asíncronos M1, M2 y M3. A medida que el depósito se llena por encima del nivel de consigna, supervisado por una señal de realimentación externa, el variador controla el motor M1, a través del centro de control de motores MCC1, para mantener el nivel. Si el nivel del depósito sigue subiendo, el motor de la bomba 1 llegará al 100% de velocidad. Si el nivel del depósito sigue subiendo, el Perfect Harmony iniciará una Transferencia a red. En este proceso se conmuta electrónicamente el control del motor M1 a control por red (desde el control por VF). Este proceso se realiza suavemente con la ayuda de una red de comunicaciones serie (protocolo MODBUS, por ejemplo) y dos contactores controlados electrónicamente, L1 para control por red y V1 para control por VF. Una vez que el motor M1 funcione al 100% (tensión de red), el motor M2 (de la bomba 2) se conmuta desde el estado Inactivo a control por VF mediante órdenes del PLC y el contactor V2. Este proceso continúa con los otros motores hasta que la realimentación desde el proceso externo indica que el nivel del depósito es igual a su consigna. Todo el proceso se realiza en el orden inverso (Transferencia a variador) cuando hay un error negativo, es decir, que la señal de realimentación indica que el valor medido es inferior al de consigna. En la figura 5-4 se ilustra gráficamente un proceso de Transferencia a red. En la figura 5-5 se ilustra gráficamente un proceso de Transferencia a variador. Estos gráficos muestran las salidas porcentuales de los motores en función del tiempo con una demanda continuada (error positivo) para transferencias a red y sin demanda (error negativo) para transferencias a variador. Nótese que los gráficos de las figuras 5-4 y 5-5 muestran rampas proporcionales muy "limpias". Esas rampas son únicamente a efectos ilustrativos y no muestran ninguna acción de control integral o derivativo. Se supone una demanda continuada hasta t4 en la figura 5-4 y sin demanda hasta t9 en la figura 5-5. En la tabla 5-1 hay una descripción general de los estados de control de los motores usados en el ejemplo de la figura 5-4. Una descripción general análoga para la figura 5-5 se da en la tabla 5-3.

Nota: Los secuenciadores para las transferencias a red y a variador forman parte del programa de control de estados de Perfect Harmony. Éstas interaccionan con la red PLC del integrador del sistema de control a través del SOP del VF para gestionar el handshake entre cada centro de control de motor (MCC) y el VF. Todos los controles para contactores de red y VF se regulan desde el PLC del integrador del sistema.

s A1A19000404: Versión 1.2

5-5

5

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento

Bomba 1 M1 Bomba 2

A un proceso externo

M2 Bomba 3 M3

5

Nivel de corriente

MCC1

MCC2

MCC3

L1 V1

L2 V2

L3 V3

Controlador PLC principal

VF Perfect Harmony

Tarjeta de interfaz PLC

Depósito

Salida del VF

Tensión de red Centros de control de motor Señal realimentación proceso

Figura 5-3: Descripción general de un ejemplo de aplicación de transferencia

100% M1 está conmutado a control de red (100%). El control del VF se transfiere desde M1 a M2 en el periodo de tiempo t2 mientras continúe la demanda.

M1 0% 100%

M2 está conmutado a control de red (100%). El control del VF se transfiere desde M2 a M3 en el periodo de tiempo t3 mientras continúe la demanda.

M2 0% 100% M3 0% t0

t

1

t

2

t3

t4

Figura 5-4: Representación gráfica de un ejemplo de Transferencia a red con demanda continuada

s 5-6

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento Tabla 5-1: Estados de control de los motores en un ejemplo de Transferencia a red

Tiempo

M1

M2

M3

t0

VF Off (0%)

Off (0%)

Off (0%)

t1

VF (0-100%)

Off (0%)

Off (0%)

t2

Red (100%)

VF (0-100%)

Off (0%)

t3

Red (100%)

Red (100%)

VF (0-100%)

t4

Red (100%)

Red (100%)

VF (100%)

5 100% M1 0% M2 está conmutado a control inactivo (0%). El control del VF se transfiere desde M2 a M1 en el periodo del tiempo t8 mientras la demanda sea baja. En este momento, el control de M1 va de la red al VF.

100% M2 0%

M3 está conmutado a control inactivo (0%). El control del VF se transfiere desde M3 a M2 en el periodo del tiempo t7 mientras la demanda sea baja. En este momento, el control de M2 va de la red al VF.

100% M3 0% t5

t

6

t7

t

t

8

9

Figura 5-5: Representación gráfica de un ejemplo de Transferencia a variador sin demanda Tabla 5-2: Estados de control de los motores en un ejemplo de Transferencia a variador

Tiempo

M1

M2

M3

t5

Red (100%)

Red (100%)

VF (100%)

t6

Red (100%)

Red (100%)

VF (100-0%)

t7

Red (100%)

VF (100-0%)

Off (0%)

t8

VF (100-0%)

Off (0%)

Off (0%)

t9

VF Off (0%)

Off (0%)

Off (0%)

s A1A19000404: Versión 1.2

5-7

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento 5.2.6

Interfaz con PLC

Todo el control del VF se realiza a través de una red de comunicaciones serie RS485 que usa un protocolo de comunicaciones admitido como, por ejemplo, Modicon™ MODBUS. Por ejemplo, cada centro de control de motor cuenta con una interfaz de PLC compatible con Modicon™. Esos PLC se conectan por red a un controlador principal MODBUS™ (como un PC) y a la tarjeta de comunicaciones del variador Perfect Harmony. Véase la figura 5-6. Nota: Aquí se entiende por interfaz de PLC sólo la interfaz serie Modicon ™ MODBUS. Sólo a fin de ejemplo. Servirá cualquier red de comunicaciones compatible y la interfaz también se puede implementar sin PLC o mediante control lógico directo.

5

Red MODBUS Plus MCC1 Tarjeta de comunicaciones

Controlador MODBUS principal

VF Perfect Harmony

MCC2

PLC

PLC

V1

V2

L1

L2

L0 M1

M2

Tensión de red

Figura 5-6: Esquema de comunicaciones mediante red Modbus™

s 5-8

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento 5.2.7

Transferencia a red (desde control de VF a control de red)

En esta sección se proporcionan los pasos necesarios a seguir para la Transferencia a red. Las transiciones de estado que se producen durante estas secuencias se muestran gráficamente en la figura 5-7. Nota: Si el variador no está funcionando todavía, el PLC empieza cerrando el contactor de salida del VF. 1.

El PLC envía una petición de Transferencia a red [UpTransferRequest_O].

2.

Si el variador no está funcionando, el PLC envía una petición de Marcha [RunRequest_O].

3.

El PLC proporciona al VF la respuesta del contactor de salida [VFDContactorAcknowledge_O].

4.

El VF aumenta progresivamente la frecuencia hasta la frecuencia de la red y se sincroniza en fase con la red durante 3 segundos. El VF utiliza la frecuencia de la red de entrada como demanda de velocidad sin filtrar.

5.

El VF envía una orden "Up Transfer Permit" (Permiso de Transferencia a red) [UpTransferPermit_I] al PLC.

6.

El PLC cierra el contactor de red, p. ej. L1.

7.

El PLC señaliza al VF que el contactor de red, p. ej. L1, está cerrado.

8.

El VF recibe la señal de respuesta de cierre del contactor de red [LineContactorAcknowledge_O] y señaliza al PLC que la Transferencia a red ha acabado [UpTransferComplete_I].

9.

El PLC para el VF mediante la interfaz serie al eliminar la petición de Marcha [RunRequest_O].

10. El PLC elimina la petición de Transferencia a red [UpTransferRequest_O]. 11. El PLC abre el contactor del VF, p. ej. V1. 12. El PLC elimina la señal de contactor de VF cerrado [VFDContactorAcknowledge_O] al VF. 13. Se cargan los parámetros de motor nuevos a través de la interfaz serie para usarlos en la operación siguiente, o bien el VF permanece Inactivo. Este paso es posible con la versión 2.3 o superior del software NXG.

Nota: Todas las señales de handshake entre el VF y el PLC se deben realizar secuencialmente de la forma descrita. No se pueden enviar dos señales simultáneamente, puesto que la temporización es crítica para un funcionamiento correcto.

s A1A19000404: Versión 1.2

5-9

5

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento

Petición de marcha (marca de entrada) Contactor VF (Estado: HI=ON/LO=OFF)

Respuesta contactor VF (marca de entrada)

Petición de Transferencia a red (marca de entrada)

5

Permiso de Transferencia a red (marca de salida)

Contactor de red (Estado: HI=ON/LO=OFF)

Respuesta contactor de red (marca de entrada)

Transferencia a red completada (marca de salida)

Estado En marcha Subida en rampa del VF & Sincronización

Motor funcionando desde red

Figura 5-7: Cambios de estado durante la secuencia de Transferencia a red

Las flechas

indican transiciones utilizadas por la interfaz del cliente, p. ej. un PLC, para controlar el proceso.

s 5-10

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento 5.2.8

Transferencia a variador (desde control de red a control de VF)

1.

El PLC carga en el VF los parámetros correctos del motor mediante la interfaz serie. Este paso es posible con la versión 2.3 o superior del software NXG.

2.

El PLC envía una petición de Transferencia a variador [DownTransferRequest_O].

3.

El PLC envía una petición de Marcha [RunRequest_O] al variador.

4.

El PLC proporciona al VF la respuesta del contactor de red [LineContactorAcknowledge_O].

5.

El VF envía una orden de permiso de Transferencia a variador [DownTransferPermit_I] al PLC.

6.

El PLC cierra el contactor del VF y envía una señal al VF indicándole que el contactor del VF, p. ej. V1, está cerrado [VFDContactorAcknowledge_O].

7.

El VF se sincroniza con la frecuencia de red y emite la señal de apertura del contactor de red [LineContactorUnlatch_I] al PLC.

8.

El PLC verifica que el VF no ha emitido ningún fallo.

9.

El PLC abre el contactor de red, p. ej. L1 y se borra la señal [LineContactorAcknowledge_O].

5

10. El VF señaliza al PLC que la Transferencia a variador ha finalizado [DownTransferComplete_I]. 11. El PLC elimina la petición de Transferencia a variador [DownTransferRequest_O]. 12. El VF sigue la consigna de proceso que le envía el PLC.

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5-11

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento

Petición de marcha (marca de entrada) Contactor VF (Estado: HI=ON/LO=OFF)

Respuesta contactor VF (marca de entrada)

Desbloqueo contactor de red (marca de salida)

Contactor de red (Estado: HI=ON/LO=OFF)

5

Respuesta contactor de red (marca de entrada)

Petición de Transferencia a variador (marca de entrada)

Permiso transferencia a variador (marca de salida)

Transferencia a variador completada (marca de salida)

Motor funcionando desde red

Sincronización de VF y red

Motor funcionando desde VF

Figura 5-8: Cambios de estado durante la secuencia de Transferencia a variador

Las flechas 5.2.9

indican transiciones utilizadas por la interfaz del cliente, p. ej. un PLC, para controlar el proceso.

Señales necesarias

En la tabla 5-3 se describen las señales necesarias para la operación de transferencia síncrona. Tabla 5-3: Señales necesarias y descripciones

Señal

Descripción

UpTransferRequest_O

Señal de entrada desde el PLC usada para solicitar la transferencia desde VF a red.

DownTransferRequest_O

Señal de entrada desde el PLC usada para solicitar la transferencia desde red a VF.

VFDContactorAcknowledge_O

Entrada desde el PLC para indicar el estado del contactor de salida del VF.

LineContactorAcknowledge_O

Entrada desde el PLC para indicar el estado del contactor de red.

UpTransferPermit_I

Permiso para cerrar el contactor de red durante una Transferencia a red.

s 5-12

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento Señal

Descripción

UpTransferComplete_I

Señal que indica la sincronización satisfactoria del variador con la red. Tras recibirla, el PLC puede eliminar las peticiones de Marcha y de Transferencia a red.

LineContactorUnlatch_I

Señal desde el variador para abrir el contactor de red durante una Transferencia a variador.

DownTransferPermit_I

Permiso para cerrar el contactor de salida del VF durante una Transferencia a variador.

DownTransferComplete_I

Señal que indica una Transferencia a variador correcta. Tras recibirla, el PLC puede eliminar la petición de Transferencia a variador.

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5-13

5

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento 5.2.10 Descripción de parámetros adicionales El menú Sync Transfer (Transferencia síncrona) (2700) se utiliza exclusivamente para aplicaciones de transferencia síncrona. Los elementos del menú se describen en la tabla 5-4. También se dispone de esa información en el capítulo 3 de este manual. Tabla 5-4: Menú Sync Transfer (2700)

Parámetro

5

ID

Unidades

Por defecto

Mín.

Máx.

Descripción

Phase I gain

2710

2,0

0,0

15,0

Ganancia integral de fase.

Phase P gain

2720

4,0

0,0

12,0

Ganancia proporcional de fase.

90,0

Especifica la consigna del ángulo de fase utilizada durante la Transferencia a red. Se expresa en grados de avance para evitar que el flujo de potencia retorne al variador.

Phase offset

2730

Grados

2,0

-90,0

Phase error threshold

2740

Grados

1,5

0,0

5,0

Especifica la ventana de error de la sincronización de fase durante la Transferencia a red. Este parámetro ajusta el número de errores permitidos durante el enganche de fase y se expresa en grados.

Frequency offset

2750

%

0,5

-10,0

10,0

Desfase de frecuencia utilizado durante la Transferencia a variador.

5.3 Funcionamiento del rearranque al vuelo La función de rearranque al vuelo permite al variador determinar la velocidad de un motor que ya está girando. Por tanto, el variador es capaz de aplicar tensiones de salida a la misma frecuencia que el motor en rotación y minimizar cualquier posibilidad de que se produzca un transitorio de velocidad. La función de rearranque al vuelo en el control NXG se divide en dos etapas. Durante la primera etapa, el rearranque al vuelo funciona automáticamente cuando está habilitado, y no requiere ajustes del usuario. El control del variador supervisa el flujo del motor y es capaz de proporcionar un rearranque instantáneo. Esta etapa es válida mientras existe flujo detectable en el motor. Normalmente, el variador es capaz de rearrancar instantáneamente, si el periodo entre la inhabilitación del variador y el rearranque está dentro de 3 a 4 constantes de tiempo del motor. La segunda etapa consiste en una función de barrido durante la cual un nivel fijo de corriente ajustado mediante el parámetro Current Level Set Point (Consigna de nivel de corriente) se aplica al motor a frecuencia variable. El control supervisa el flujo medido del motor, y cuando el flujo supera un determinado umbral, ajustado mediante el parámetro Scan End Threshold (Umbral de fin de barrido), el control asume que la frecuencia aplicada es igual a la velocidad de rotación del motor. Esta etapa requiere ajustar parámetros para que el barrido funcione adecuadamente. En la tabla 5-5 se describe el menú Spinning Load (Rearranque al vuelo).

s 5-14

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento Tabla 5-5: Menú Spinning Load (2420)

Parámetro

ID

Unidades

Por defecto

Mín.

Máx.

Descripción Este parámetro ajusta el modo operativo del rearranque al vuelo:

Spinning load mode

Scan end threshold

2430

2440

Off

%

20,0

1,0

•

Off (Desconectado)

•

Forward (Adelante)

•

Reverse (Atrás)

•

Both (Ambos)

50,0

Durante el barrido, si el flujo medido en el motor supera esta consigna, el variador asume que la frecuencia de salida actual corresponde a la velocidad del motor. Este umbral se ajusta normalmente al 20%. En motores con alta corriente magnetizante se debe reducir ese número y a la inversa.

Current level setpoint

2450

%

15,0

1,0

50,0

Ajusta la amplitud de la corriente que el variador fuerza en el motor durante el barrido realizado para hallar la velocidad del motor. Se ajusta usualmente al 20% o bien igual al ajuste de la corriente en vacío del motor.

Current ramp

2460

s

0,01

0,00

5,00

Ajusta el tiempo que el control, antes del barrido, invierte en establecer el nivel de corriente. El valor por defecto es 0,01 s.

Max current

2470

%

50,0

1,0

50,0

Ajusta el valor máximo de corriente durante el barrido. Si la corriente real supera ese valor, el variador se disparará/no barrerá. El valor por defecto es 50%.

Frequency scan rate

2480

s

3,00

0,00

5,00

Ajusta el tiempo empleado para realizar el barrido desde la velocidad nominal hasta cero.

Nota: Para bypass de celdas, la función de rearranque al vuelvo siempre debe estar habilitada.

5.4 E/S de usuario 5.4.1

Introducción

El usuario puede personalizar el sistema mediante los módulos de E/S (entrada/salida digital, entrada/salida analógica) para adaptarlo a la aplicación. El control Next Gen utiliza el sistema de E/S Wago™. El sistema consiste en módulos montados en riel DIN que se pueden ampliar fácilmente. Sólo hay que insertar módulos en los módulos ya

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5-15

5

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento existentes (ver la fotografía a continuación). La configuración de la E/S se gestiona mediante el menú External I/O (E/S externa) (2800) (véase la tabla 5-7. Menú External I/O (E/S externa) (2800)).

Acoplador Modbus Terminador de cierre

5

Entrada digital

Entradas analógicas

Salidas digitales

Figura 5-9: Foto del sistema E/S Wago™ Tabla 5-6: Códigos de color de los módulos de E/S Wago™

Función del módulo

5.4.2

Color

Salidas digitales

Rojo

Entrada digital

Amarillo

Entrada analógica

Verde

Salida analógica

Azul

Módulos especiales

Incoloro

Ajustes del acoplador Modbus Wago™

En esta sección se tratan los ajustes del acoplador MODBUS™ utilizado para las comunicaciones entre el control NXG y el sistema de E/S Wago™. Normalmente, ese acoplador se configura en fábrica y no hay que hacer cambios.

s 5-16

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento

5 Figura 5-10: Fondo del acoplador MODBUS Wago™

En la figura 5-11 se muestra el fondo de la carcasa del acoplador MODBUS WAGO™ Fieldbus. Para acceder a los conmutadores DIP hay que quitar la tapa. Para ello, presione ligeramente los laterales del fondo de la unidad, sobre unos pequeños salientes que hay en cada lado. Puede empezar presionando desde arriba, donde el conector DB9 presiona hacia abajo.

Figura 5-11: Acoplador MODBUS Wago™ con la tapa levantada

Esta imagen ilustra como se ha de quitar la tapa del acoplador Modbus WAGO™ Fieldbus para obtener acceso a los conmutadores DIP.

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5-17

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento

5 Figura 5-12: Ajustes de los conmutadores DIP del acoplador MODBUS Wago™

En la figura 5-12 se muestran los conmutadores DIP del acoplador MODBUS WAGO™ Fieldbus. Los tres primeros conmutadores DIP superiores, etiquetados con FR en la placa de la tapa, sirven para ajustar la velocidad de transferencia. El conmutador 1 está desconectado, el 2 conectado y el 3 desconectado. Aquí se muestran los ajustes correctos, diferentes de los que figuran en la imagen del exterior de la tapa que se extrae para acceder a los conmutadores DIP.

Posiciones de los

conmutadores DIP

Figura 5-13: Etiqueta con los ajustes de los conmutadores DIP del acoplador MODBUS Wago™

s 5-18

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento 5.4.3

Menú External I/O (2800)

Las E/S externas se configuran con el menú External I/O (E/S externas) (2800). El usuario debe definir el número total de entradas y salidas, según la tabla siguiente, para cada tipo de E/S (E/S analógicas y E/S digitales). Si el número de E/S es incorrecto, el variador indicará un fallo de configuración de Wago™. Tras introducir el número de E/S correcto, el fallo puede subsanarse mediante un reset del fallo. Tabla 5-7: Menú External I/O (2800)

Parámetro Analog Inputs

ID 2810

Unidades N/A

Por defecto 0

Mín.

Máx.

Descripción

0

24

Ajusta la cantidad de entradas analógicas en la E/S externa conectada.

Analog Outputs

2820

N/A

0

0

16

Ajusta la cantidad de salidas analógicas en la E/S externa conectada.

Digital Inputs

2830

N/A

0

0

96

Ajusta la cantidad de entradas digitales en la E/S externa conectada.

Digital Outputs

2840

N/A

0

0

64

Ajusta la cantidad de salidas digitales en la E/S externa conectada.

5.4.4

E/S digitales

Los datos de E/S digitales sólo están disponibles y son utilizables dentro del programa del sistema. El programa del sistema tiene nombres de variables predefinidos para las entradas y salidas digitales externas. Se puede escribir un programa del sistema y usar estas E/S para cualquier función o lógica que se requiera. A las E/S se les asignan nombres de variables del programa del sistema basados en la ubicación o en el orden en que el módulo se inserta en el sistema de E/S Wago™. Por ejemplo, si se inserta un único módulo de entradas digitales y un único módulo de salidas digitales en el sistema de E/S Wago™, el programa del sistema las definiría así: Módulo de entrada digital nº 1 (asumiendo que se usa un módulo de 4 entradas): ExternalDigitalInput01a_I a ExternalDigitalInput01d_I Módulo de salida digital nº 1 (asumiendo que se usa un módulo de 2 salidas): ExternalDigitalOutput01a_I a ExternalDigitalOutput01b_I Si hubiera módulos adicionales, éstos se definirían como sigue: Módulo de entrada digital nº 2 (asumiendo que se usa un módulo de 4 entradas): ExternalDigitalInput01e_I a ExternalDigitalInput01h_I Módulo de salida digital nº 2 (asumiendo que se usa un módulo de 2 salidas): ExternalDigitalOutput01c_I a ExternalDigitalOutput01d_I

s A1A19000404: Versión 1.2

5-19

5

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento 5.4.5

Menú Analog Output (4660)

Las salidas analógicas se configuran a través de los parámetros de la lista de selección de los menús Analog Output (Salida analógica) (4661 a 4721). Primero, seleccione la variable que se enviará al módulo de salida analógica en la lista de selección presentada. Para completar la configuración, seleccione el tipo de salida (bipolar o unipolar) y el porcentaje del valor para proporcionar el fondo de escala de la salida analógica para determinar el escalado de la variable. Tabla 5-8: Menú Analog output #1 (4661)

5

Unidades

Por defecto

Parámetro

ID

Analog variable

4662

Output module type

4663

%

0

0

300

Establece el tipo de salida del módulo (unipolar o bipolar).

Full range

4664

%

0

0

300

Escala el rango de salida de la variable seleccionada.

5.4.6

Mín.

Máx.

Descripción Esta variable establece la fuente de entrada para la salida analógica nº 1.

Menú Analog Input (4090)

Las entradas analógicas se configuran para recibir los datos convertidos de los módulos de usuario seleccionados como 0 - 20 mA, 4 - 20 mA, o bien 0 - 10 V. El usuario define los valores mínimo y máximo para el escalado, así como el umbral y la acción de pérdida de señal (LOS). Todas las entradas analógicas están disponibles para que las utilicen los comparadores para funcionalidad de control adicional. Consulte Menú Comparator Setup (Configuración del comparador) (4800) en el capítulo 3.

s 5-20

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento Tabla 5-9: Menú Analog Input #1 (4100)

Parámetro

Source

ID

Unidades

Por defecto

Mín.

Máx.

Descripción Este parámetro ajusta la fuente de entrada para la entrada analógica nº 1. Puede ser cualquiera de las 24 entradas analógicas externas.

4105

Este parámetro ajusta el modo de funcionamiento para la entrada analógica 1. 0 - 10 V Type

4110

0-20 mA

5

0 - 20 mA -10 V a +10 V 4 - 20 mA

Min Input

4120

0

-200

200

Entrada analógica mínima

Max input

4130

100

0

200

Entrada analógica máxima

Loss point threshold

4140

15

0

100

Umbral en el que se activa la acción de pérdida de señal. Selecciona la acción de pérdida de señal.

Loss of signal action

4150

Preset (Predefinido)

Preset

Maintain (Mantener) Stop (Parada)

Loss of signal setpoint

4160

20

0

200

Velocidad predefinida para la pérdida de señal.

5.5 Sistema de referencia de las señales para control del motor A las señales de control que se usan para controlar el motor debe asignárseles una polaridad para uso en los cuatro cuadrantes de control a fin de mantener la coherencia de los algoritmos. Esta sección aclara qué son y qué significan sus polaridades en los diversos cuadrantes. 5.5.1

Sistema de referencia

El sistema de referencia de cuatro cuadrantes equivale a los cuatro cuadrantes de funcionamiento de un motor. Se dividen de izquierda a derecha según la dirección de rotación y de arriba a abajo según la polaridad del par de la máquina. El flujo de energía desde el variador a la máquina se denomina tracción, y desde la máquina al variador se denomina regeneración o frenado. En la figura 5-14 se muestra un gráfico.

s A1A19000404: Versión 1.2

5-21

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento En la figura 5-14 se muestran las relaciones entre las polaridades de las señales. Por ejemplo, partiendo del estado de reposo (en los dos ejes), si se aplica un par positivo al motor, la aceleración es positiva y la velocidad resultante aumenta en dirección hacia adelante. Este mecanismo está regido por las siguientes ecuaciones:

donde: α = aceleración J = inercia (magnitud sin signo)

T = par ω = velocidad de rotación

+deslizamiento +T

5

Tracción +P

-P Frenado

+α

+α II

-V

I

+V

−ω

+ω

Atrás

III

Adelante

IV

−α

−α

+P Tracción

Frenado -P -T -deslizamiento

Figura 5-14: Funcionamiento de un motor en cuatro cuadrantes

A continuación se pasa al cuadrante IV, en el que se muestra que un par negativo produce aceleración negativa (deceleración) y detiene el motor. Sin embargo, si este mismo par se aplica de modo continuo, la velocidad del motor disminuirá hasta cero y a continuación el motor empezará a acelerar en la dirección opuesta, lo cual generará una velocidad de rotación negativa (ω), ahora en el cuadrante III. Si ahora se aplica un par positivo, el motor entrará en el cuadrante II y empezará a decelerar. Dado que la velocidad de rotación es negativa y tiende a disminuir y a aproximarse a un valor positivo, la aceleración debe ser positiva para cuadrar con las ecuaciones expuestas anteriormente. Una vez más, si se mantiene un par constante, el motor decelerará hasta cero y luego volverá a acelerar en dirección hacia adelante, y regresará al cuadrante I. La frecuencia de inyección debe ser siempre opuesta a la dirección de rotación, y se usa sólo en caso de frenado o flujo de energía negativo. En consecuencia, es igual a cero en los cuadrantes de tracción (I y III), e igual a la polaridad inversa de la frecuencia eléctrica en los cuadrantes de frenado (II y IV).

s 5-22

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento 5.5.2

Polaridades de la señal Tabla 5-10: Polaridades de la señal

Señales

Cuadrante 1

Cuadrante 2

Cuadrante 3

Cuadrante 4

Velocidad de rotación (ωr)

+

-

-

+

Frecuencia eléctrica (ωs)

+

-

-

+

Deslizamiento (ωslip)

+

+

-

-

Par

+

+

-

-

Corriente (Iq)

+

+

-

-

Tensión (vqs)

+

+

-

-

Aceleración

+

+

-

-

Frecuencia de inyección (ωinj)

0

+

0

-

Potencia (flujo)

+

-

+

-

Corriente magnetiz. (Id)

+

+

+

+

Tensión (vds)

+

+

+

+

5

Nota: Para la frecuencia eléctrica (ωs) en los cuadrantes de frenado (II y IV), donde el deslizamiento se opone a la velocidad de rotación, cuando la magnitud de velocidad se aproxima a la magnitud de deslizamiento, la polaridad eléctrica es incierta (si la magnitud de deslizamiento es superior a la velocidad del rotor, el signo coincidirá con el del deslizamiento en lugar de con el signo de la velocidad del rotor). Esto se debe a la relación ωs = ωr ± ωslip.

5.6 Bypass mecánico Cuando se presentó por primera vez Perfect Harmony, su atributo más llamativo fue la mejora de la calidad de la energía tanto en la acometida de compañía, como en la interfaz con el motor. Ahora se empieza a reconocer un tercer atributo, que ofrece una fiabilidad extremadamente alta utilizando la redundancia inherente de estos variadores. El bypass mecánico de celda es la función que permite materializar este tercer atributo. La opción de bypass mecánico de celda se implementa añadiendo un contactor a la salida de cada celda, como se muestra en la figura 5-15. Ahora, si el control detecta que una celda ha fallado, se puede enviar una orden para cerrar el contactor apropiado. Esto, simultáneamente, desconecta la salida de la celda del circuito y conecta entre sí las dos celdas adyacentes con lo que se secciona del circuito la celda que ha fallado. Tras ello se puede rearrancar el variador y continuar el funcionamiento con capacidad reducida. No importa qué componente interno de la celda haya fallado, siempre que se pueda detectar el fallo. De hecho, se puede detectar y soslayar hasta un fallo en el enlace de fibra óptica que comunica con la celda. Por lo tanto, esta solución protege ante fallos de cualquier componente de los circuitos de potencia o de comunicaciones, en vez de proteger al variador solamente de fallos en los semiconductores de potencia.

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5-23

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento La reducción de capacidad que se puede tolerar dependerá de la aplicación, pero en la mayoría de los casos una reducción de capacidad es preferible a una parada completa. El desplazamiento del neutro es una función que ha sido desarrollada para minimizar la reducción de capacidad después de un bypass. El desplazamiento del neutro se trata en la sección 5.8. Otra función relacionada es el bypass rápido. Esta función está diseñada para soslayar rápidamente una celda y volver a poner en marcha el variador en menos de ½ segundo. El bypass rápido se trata en la sección 5.7.

CONTACTOR BYPASS Q1

Q3

Q2

Q4

Contactor mostrado en estado no energizado

BOBINA

5 DESDE SECUNDARIO DEDICADO DEL TRANSFORMADOR DE ENTRADA

CIRCUITOS DE CONTROL LOCALES

SALIDA DEL MÓDULO DE POTENCIA

SEÑALES DE FIBRA ÓPTICA A & DESDE CONTROL MAESTRO

Figura 5-15: Celda típica con contactor de bypass

5.7 Bypass rápido En muchos procesos, el tiempo de actividad es de gran importancia. Un variador de media tensión es a menudo un componente crítico del proceso, y toda interrupción del par de salida de un variador de media tensión, por pequeña que sea, puede provocar la parada del proceso. El resultado pueden ser pérdidas de material y tiempo de producción. Por suerte, generalmente la mayoría de los procesos pueden soportar una interrupción de ½ segundo o menos. El control NXG tiene una función diseñada para limitar la interrupción de par al proceso a menos de ½ segundo, si se detecta el fallo de una celda. Esta función se llama bypass rápido. A continuación se describen las condiciones para las que la interrupción máxima del variador es de ½ segundo. Todos los fallos de celda se detectan en el hardware. Este hardware está diseñado para parar rápidamente el variador a fin de que no haya daños adicionales. Una vez que esto ocurre, se notifica al control. Entonces el control puede determinar rápidamente cuál es la celda que ha fallado, y puede iniciarse el proceso de bypass. Cuando el variador dispara y deja de proporcionar par al motor, éste actúa como un generador y produce una tensión en los terminales de salida del variador. Esta tensión decae con el paso del tiempo, pero durante unos segundos puede estar próxima a la tensión de salida nominal del variador. Si una celda se ha soslayado, puede ser que las celdas restantes no sean capaces de soportar esta tensión y se produzcan daños. Para evitar estos daños, antes de soslayar una celda se realiza una verificación en el control para comprobar si es posible soportar la tensión de salida del motor y se rearranca el variador. Si la comprobación es satisfactoria, se puede soslayar la celda y se puede dar par al variador en menos de ½ segundo desde que ocurrió el fallo. Si la tensión del motor es demasiado alta, se puede necesitar una demora adicional para dejar que decaiga la tensión. Para garantizar que el variador soslayará un fallo de celda en menos de ½ segundo, el variador debe estar funcionando con una tensión de salida que puedan soportar las celdas por fase existentes menos una. Para eso, se puede dimensionar el variador con más celdas que las mínimas imprescindibles para proporcionar la tensión necesaria. También se puede limitar la velocidad máxima. Estas cuestiones se habrán tenido que estudiar y resolver antes de instalar el variador.

s 5-24

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento

Nota: En un variador con una celda adicional por fase, el bypass en menos de ½ segundo se producirá solamente en el primer fallo de celda por fase. Si falla una segunda celda en una fase, el control tendrá que esperar a que decaiga la tensión del motor, por tanto puede ser que el tiempo de bypass rebase el ½ segundo.

Nota: En bypass rápido, el variador comenzará a dar par al motor en ½ segundo tras la aparición del fallo. Puede ser que volver a subir hasta la velocidad de consigna le lleve más tiempo al variador.

5.8 Desplazamiento del neutro durante el bypass Dado que las celdas de cada fase de un variador Perfect Harmony están en serie, el bypass de una celda con fallo no afecta a la capacidad de corriente del variador, pero la capacidad de tensión se reducirá. Normalmente, la tensión requerida del motor es aproximadamente proporcional a la velocidad, de forma que la velocidad máxima a la que el variador puede cumplir los requisitos de la aplicación se verá igualmente reducida. Por tanto, es importante maximizar la tensión de motor disponible tras el fallo de una o más celdas. Las figuras 5-16 a 5-20 muestran la tensión disponible de un variador Perfect Harmony, donde los círculos representan celdas, consideradas como fuentes de tensión. La figura 5-16 muestra un variador de 15 celdas en el que no hay celdas soslayadas. Con el 100% de las celdas en uso, está disponible el 100% de la tensión original. Las órdenes de tensión dirigidas a esos grupos trifásicos de celdas desfasarán 120° la fase A de la fase B y 120° de la fase C.

Variador de 15 módulos sin módulos en bypass.

100 % de los mósulos se usan. Disponible 100 % de plena tensión.

Figura 5-16: Esquema simplificado de un variador de 15 celdas

Cuando hay celdas soslayadas en una de las fases del variador, la tensión de salida tenderá a desequilibrarse, como se muestra en la figura 5-17. Un posible remedio consiste en soslayar un número igual de celdas en las tres fases, aunque algunas de ellas no hubieran fallado. En la figura 5-18 se ilustra esa solución. Obviamente, este procedimiento evita el desequilibrio pero sacrifica capacidad potencial de tensión. En la figura 5-18 el 87% de las celdas es funcional, pero sólo se utiliza el 60% y sólo se dispone del 60% de la tensión.

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5-25

5

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento

A

Variador de 15 módulos tras poner 2 módulos en bypass en fase A.

87 % de los módulos se se usan, pero la tensión de salida está desequilibrada.

A3

A2

VAC C1

A1

120 o TIP.

N

B1

VBA

C2

B2

C3

5

B3

C4

C

B4

C5

B5

VCB

B

Figura 5-17: Salida del variador con 2 celdas soslayadas

A

Variador de 15 módulos tras poner 2 módulos en bypass en todas las fases. Equilibrio restablecido.

87 % de los módulos están OK, pero sólo se usa un 60 %. 60 % de la plena tensión está disponible.

A3

A2

A1

120o TIP

VAC C1

N

B1

C2

C

C3

VBA

B2

VCB

B3

B

Figura 5-18: Salida del variador reequilibrada mediante el bypass de celdas funcionales

Una mejor solución se muestra en la figura 5-19. Este método aprovecha el hecho de que el punto de neutro de las celdas es flotante y no está conectado al neutro del motor. En consecuencia, es posible alejar el punto neutro de la celda del neutro del motor y ajustar los ángulos de fase de las tensiones de las celdas, a fin de obtener un conjunto equilibrado de tensiones del motor aun en caso de que las tensiones del grupo de celdas no estén equilibradas. Siemens denomina desplazamiento del neutro a esta solución, patentada en los Estados Unidos (5.986.909). Esta equivale a introducir un componente homopolar en los vectores de órdenes de tensión para las celdas. En la figura 5-19 se usa el total del 87% restante de celdas funcionales y se dispone del 80% de la tensión original. Se han ajustado los ángulos de fase de las tensiones de las celdas para desfasar la fase A 132,5° de las fases B y C, en vez de los 120° normales.

s 5-26

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento

Variador de 15 módulos tras poner sólo 2 módulos en bypass en fase A a ajustar los ángulos de fase.

87 % de los módulos se usan. 80 % de la plena tensión está disponible.

5 Figura 5-19: Salida del variador reequilibrada ajustando los ángulos de fase (desplazamiento del neutro)

La misma solución de desplazamiento del neutro puede aplicarse en situaciones más extremas, como en las figuras 5-20 y 5-21. En la primera figura se muestra un variador que originalmente tenía cinco celdas por fase, con un total de 15 celdas. En la fase A quedan las cinco celdas, pero ha fallado una celda en la fase B y dos en la fase C. Sin desplazamiento del neutro, habría que reducir las demás fases al mismo número de celdas que la fase C para equilibrar las tensiones del motor. En la fase B se soslayaría una celda funcional, y en la fase A, dos celdas funcionales. Sólo permanecerían en uso el 60% de las celdas originales, y sólo estaría disponible el 60% de la tensión original. Sin embargo, con la solución del desplazamiento del neutro de la figura 5-20 sólo se soslayan las celdas que han fallado. Se han ajustado los ángulos de fase de las tensiones de las celdas para desfasar la fase A 96,9° de la fase B y 113,1° de la fase C, en vez de los 120° normales. El punto neutro de las celdas ya no coincide con el neutro de las tensiones del motor, pero la tensión del motor permanece equilibrada. El desplazamiento del neutro mantiene en uso el 80% de las celdas originales, y está disponible el 70% de la tensión original.

Variador de 15 módulos tras poner 1 módulo en bypass en fase B y 2 módulos en fase C.

87 % de los módulos se usan. 70 % de la plena tensión está disponible.

Figura 5-20: Salida del variador después de la pérdida de 3 celdas

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5-27

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento Otro ejemplo con el mismo variador de 15 celdas se muestra en la figura 5-21. En la fase A quedan las cinco celdas, pero han fallado dos celdas en la fase B y tres en la fase C. Sin desplazamiento del neutro, en la fase B se soslayaría una celda funcional, y tres en la fase A. Se seguiría usando sólo el 40% de las celdas originales y sólo se dispondría del 40% de la tensión original. Pero en la figura 5-21 sólo se han soslayado las celdas que han fallado. Se han ajustado los ángulos de fase de las tensiones de las celdas para desfasar la fase A 61,1° de la fase B y 61,6° de la fase C. El punto neutro de las celdas queda muy apartado del neutro de las tensiones del motor, pero la tensión del motor sigue estando equilibrada. El desplazamiento del neutro mantiene en uso el 67% de las celdas originales, y está disponible el 50% de la tensión original.

Variador de 15 módulos tras poner 2 módulos en bypass en fase B y 3 módulos en fase C.

5

67 % de los módulos se usan. 50 % de la plena tensión está disponible.

Figura 5-21: Salida del variador después de la pérdida de 5 celdas

En la figura 5-22 se compara la tensión disponible después de un fallo, con y sin desplazamiento del neutro. En muchos casos, la tensión adicional disponible con el desplazamiento del neutro determinará si puede tolerarse o no un fallo de celda. La capacidad de tensión de un variador después de un bypass de celda puede calcularse empleando el procedimiento siguiente. Si X es el número más grande de celdas en bypass en dos de las fases, entonces la tensión máxima en la salida del variador será: Vsal_bypass = Vsal * (2*N - X) / (2*N) donde: Vsal es la tensión de salida máxima que el variador puede suministrar (Vsal = 1,78*N*Vcel) N es el número de celdas por fase (es decir, número de celdas instaladas = 3*N) Vcel es el valor nominal de la tensión de la celda. Ejemplo: Supongamos un variador de 18 celdas, cada una con una tensión nominal de 690 V. La tensión de salida máxima que este variador puede suministrar es (para N = 6 y Vcel = 690): Vsal = 1,78 * 6 * 690 = 7,37 kV Si, después del bypass de celda, el variador tiene 6 celdas operativas en la fase A, 5 celdas en la fase B y 4 celdas en la fase C, entonces la tensión máxima que el variador puede producir con desplazamiento del neutro según la fórmula anterior, es (con X = 1 + 2 = 3, porque se soslayan 2 celdas en la fase C y 1 celda en la fase B): Vsal_bypass = 7370 * (2 * 6 - 3) / (2 * 6) = 5,53 kV Se dispone de la relación (Vsal_bypass / Vsal) como máxima tensión de variador disponible (%MAV) para visualizarla en el teclado y usarla en los menús de salida analógica y de comparador.

s 5-28

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento

Porcentaje de la tensión original disponible tras un fallo

100

con desplazamiento del neutro 90

80

sin desplazamiento del neutro

70

5

60 3

4

5

6

7

8

Número original de módulos por fase

Figura 5-22: Tensión disponible después del primer fallo

El control del variador utiliza la información de las celdas con fallos para calcular automáticamente los ángulos de fase de las tensiones de las celdas, a fin de mantener tensiones de motor equilibradas. Durante el desplazamiento del neutro, cada fase del variador funciona con un factor de potencia diferente. En condiciones de baja carga, es posible que una o más fases absorban potencia activa y que las demás fases suministren potencia al motor. Para evitar que la tensión de DC de las celdas que están absorbiendo potencia activa aumente y provoque un disparo del variador, el control habilita automáticamente la función "Economizador". Con cargas bajas, la función de economizador reduce el flujo del motor lo suficiente para que el motor funcione con un factor de potencia del 70%. En este punto de funcionamiento, las componentes magnetizantes y de par de la corriente del motor son iguales, y todas las celdas suministran potencia activa al motor. A medida que aumenta la carga del motor, se aumenta automáticamente el flujo en el motor para mantener el factor de potencia del 70% hasta que se alcance el flujo nominal (o el máximo flujo posible). Esta función garantiza que las celdas suministren potencia activa en todas las condiciones de funcionamiento. Nota: Con bypass de celdas, el variador usará el economizador en condiciones de baja carga para evitar que algunas celdas se sobrecarguen.

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5-29

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento

5.9 Monitorización de energía En muchos variadores Perfect Harmony fabricados por Siemens se especifica el Medidor de calidad de energía, MQS, opcional. La adición de MQS puede ser cara. El control NXG integra esa función en el variador. Para controlar el variador, el control NXG procesa las formas de onda de entrada. Por lo tanto, el variador puede determinar y mostrar información acerca de su entrada. Análogamente y puesto que el control muestrea continuamente la salida del variador, también se puede mostrar información de la salida. En las tablas 5-11 y 5-12 se enumeran los parámetros que se pueden visualizar actualmente. Consulte Menú Meter (Medida) (8) para conocer los detalles sobre la visualización de esta información. Tabla 5-11: Entradas

Parámetros visualizados de entrada

5

Phase A Input Current Phase B Input Current Phase C Input Current Phase A Input Voltage Phase B Input Voltage Phase C Input Voltage Input Frequency Average Input Power (kilovatios) Input Power Factor Average Input Current THD Efficiency Input KWHrs Input Reactive Power (kVAr)

s 5-30

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento Tabla 5-12: Salidas

Parámetros visualizados de salida Motor Current Motor Voltage Magnetizing Current Torque Current

5

Motor Speed Output Torque Motor Flux Motor Slip Output Power Output KWHrs

5.10 Frenado de doble frecuencia 5.10.1 Introducción al frenado de doble frecuencia Muchas aplicaciones para VF requieren ocasionalmente un par negativo para el frenado. Por desgracia, actualmente los convertidores estáticos más generalizados para uso con VF no son capaces de devolver energía a la red. Por ello, esas aplicaciones requieren circuitos adicionales para regenerar la energía de frenado enviándola a la red de AC, o para disipar la energía de frenado en una resistencia. Estas dos soluciones encarecen los costes del VF, y son especialmente inadecuadas para VF de media tensión modulares de gran tamaño. Se puede evitar el uso de energía adicional utilizando los circuitos existentes para inyectar corriente DC en los devanados del motor. Este método disipa la energía de frenado en el motor, y sólo encarece un poco los costes del VF. Sin embargo, el frenado por inyección de DC no es muy eficaz, a menos que la corriente disponible sea de varias veces la nominal, especialmente para motores grandes. Otro inconveniente es que durante el frenado por inyección de DC es difícil estimar la velocidad del motor. El frenado de doble frecuencia es otro método que permite disipar en el motor la energía de frenado. El frenado de doble frecuencia proporciona un par por amperio mucho más alto que el frenado por inyección de DC, y permite una estimación continua de la velocidad del motor. Al igual que el frenado por inyección de DC, esta solución se implementa en software y no precisa ningún hardware adicional que pueda reducir la fiabilidad del variador. Siemens tiene una patente para Frenado de doble frecuencia (US 6.417.644). 5.10.2 Funcionamiento El frenado de doble frecuencia provoca que se induzcan pérdidas extra en el motor aplicando un segundo conjunto de vectores de tensión trifásica al motor, además del conjunto de vectores de tensión normal utilizado para el control de velocidad. Estas pérdidas extra se usan para absorber la energía cinética disipada durante el frenado. Existen dos efectos colaterales del frenado de doble frecuencia (DFB) contra los cuales hay que protegerse.

s A1A19000404: Versión 1.2

5-31

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento 1.

Pulsaciones de par: El motor puede verse sometido a una pulsación de par de hasta 1 p.u. a la frecuencia de pulsación con DFB. Sin embargo, el cliente puede seleccionar la frecuencia de pulsación de par a través de la entrada de menú "Pulsation Frequency" (Frecuencia de pulsación) para evitar frecuencias de resonancia mecánica.

2.

Calentamiento del motor: Las pérdidas generadas durante el DFB provocan el calentamiento del motor y limitan el número de rampas de deceleración (desde la velocidad máxima hasta cero) que pueden ejecutarse sucesivamente. El equipo se ha diseñado para que el calentamiento del motor debido a las pérdidas adicionales no sea más grave que el resultante de un arranque directo. El modelo térmico del motor de software en NXG supervisa el calentamiento del motor debido a esas pérdidas y desencadena una alarma o disparo si se produce un calentamiento excesivo. Para obtener más información acerca del modelo térmico, consulte la sección de protección de sobrecarga térmica del motor en este capítulo. El número de rampas de deceleración repetitivas (desde la velocidad máxima a cero) se limita a 2 por hora (basándose en el estándar MG-1, Parte 20.43, que requiere que el motor se haya enfriado hasta la temperatura nominal antes de la segunda rampa descendente). Esta recomendación se aplica cuando la inercia de la carga y el par de la carga son aquellos para los cuales está diseñado el motor. Con valores más bajos de inercia de la carga o menores reducciones de velocidad, se puede utilizar el DFB más frecuentemente.

5

El segundo conjunto de vectores de tensión crea un vector de flujo opuesto al sentido de giro que produce un alto deslizamiento en la máquina y genera esas pérdidas adicionales en el motor. Se puede ajustar la frecuencia de pulsación a través de los ajustes de menú para poder evitar las frecuencias críticas de resonancia mecánica. La frecuencia de inyección es siempre en el sentido de rotación opuesto al de la frecuencia eléctrica del motor aplicada (velocidad y dirección de la máquina). En la figura 5-23 hay un diagrama de bloques que muestra cómo se suman los dos vectores de tensión, normal VA1 y de inducción de pérdidas VA2, para producir la función de frenado. La figura 5-24 es una imagen de osciloscopio con la suma de los dos vectores de tensión. La forma de onda de la tensión de frecuencia más alta VA2 está por encima de la forma de onda de frecuencia más baja VA1.

Nota: La frecuencia de pulsación es una entrada en el sistema de menús (parámetro ID 3370) seleccionable por el usuario final. Esta frecuencia proporciona al sistema la referencia para producir el frenado adicional deseado, y se puede ajustar para evitar resonancias en el sistema.

IA1+IA2 TENSIÓN HOMOPOLAR

VA1

VA2

VZS

VB1

VB2

VC1

VC2

IB1+IB2

TENSIONES TRIFÁSICAS NORMALES

TENSIONES TRIFÁSICAS QUE PROVOCAN PÉRDIDAS

MOTOR AC ASÍNCRONO

IC1+IC2

CIRCUITO EQUIVALENTE SALIDA VARIADOR Figura 5-23: Tensiones de doble frecuencia que se suman conjuntamente con las tensiones trifásicas normales

s 5-32

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento

Va,ref (50%/div.)

ωs

(50%/div.)

5

Ia (150%/div.)

Figura 5-24: Imagen de osciloscopio que muestra la forma de onda del frenado de doble frecuencia

Con este método, el primer conjunto de vectores controla el par y el flujo en el motor, y es casi síncrono. El segundo conjunto de vectores induce pérdidas en el motor para absorber la potencia de frenado devuelta por el primer conjunto de vectores. Las amplitudes de los dos conjuntos de vectores están coordinadas para aprovechar de manera óptima las limitaciones de corriente y tensión del variador. La frecuencia del conjunto de vectores inductores de pérdidas se escoge con el objetivo de maximizar las pérdidas por amperio. Esto minimiza automáticamente las pulsaciones de par minimizando la corriente inductora de pérdidas. Las pérdidas dominantes en un motor son las pérdidas de conducción, proporcionales a I2R. Las pérdidas máximas por amperio requieren un valor muy elevado de R. La resistencia nominal de los devanados del motor está fijada por el diseño. Pero, por suerte, la resistencia efectiva depende de la frecuencia. Los devanados del rotor se diseñan deliberadamente para que presenten un fuerte efecto de ranura profunda, de modo que su resistencia (por encima de un umbral bajo) aumente de forma aproximadamente proporcional a la frecuencia. En principio, la frecuencia del conjunto de vectores inductores de pérdidas debe ser lo más alta que sea posible para obtener una máxima resistencia efectiva. Dado que esta alta frecuencia inductora de pérdidas produce deslizamiento negativo, dará lugar a una secuencia negativa. La frecuencia máxima aplicada está limitada por el ancho de banda de control del variador, así como por la tensión disponible. Sin embargo, dado que el conjunto de vectores inductores de pérdidas es una secuencia negativa, la frecuencia del rotor será más alta que la frecuencia del estátor, debido a la velocidad de rotación.

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5-33

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento 5.10.3 Ajuste de parámetros para el frenado de doble frecuencia En la tabla 5-13 se proporciona una descripción de los parámetros del menú Braking (Frenado) (ID 3350). Se debe elegir una Pulsation Frequency (Frecuencia de pulsación) que evite las frecuencias de resonancia (mecánica) del sistema: motor, eje y carga. Se requiere un estudio del sistema mecánico para determinar estas frecuencias de resonancia. El parámetro Brake Power Loss (Pérdida de potencia de freno) establece el valor inicial de las pérdidas del motor. El valor por defecto es satisfactorio en la mayoría de los casos. VD loss (VD pérdidas) establece la tensión máxima con la que se aplica la segunda frecuencia (inductora de pérdidas). Este parámetro no puede ajustarse a un valor más alto que 0,5 p.u. El ajuste de este parámetro tendrá un efecto directo sobre el par de frenado obtenible. Braking Constant (Constante de frenado) establece la relación entre las pérdidas de potencia producidas en el motor y la potencia absorbida por el variador durante el frenado. La utilización del valor por defecto proporciona suficiente margen e impide que las tensiones del embarrado de DC de la celda aumenten hasta alcanzar valores de disparo.

5

Tabla 5-13: Descripción de los parámetros para el frenado de doble frecuencia (DFB)

Nombre del parámetro

Unidades

Enable

Nº de ID

Descripción

Utilización / ayuda

3360

Habilita o inhabilita el frenado de doble frecuencia (DFB).

Deben tenerse presentes las pulsaciones del par y el calentamiento del motor producidos con este método.

Pulsation Frequency

Hz

3370

Frecuencia de pulsación de par cuando está habilitado el DFB.

Ajústelo para obtener una frecuencia diferente de pulsación del par. El control siempre recalcula el valor deseado debido a la resolución limitada.

Brake Power Loss

%

3390

Valor de las pérdidas de alta frecuencia al iniciar el DFB.

Utilice el valor por defecto de 0,25%.

VD loss

p.u.

3400

Amplitud máxima de la tensión inductora de pérdidas.

Reduzca el valor introducido para reducir el frenado. El valor máximo es 0,5 p.u.

Braking Constant

p.u.

3410

Relación entre las pérdidas (inducidas) en el motor y la potencia absorbida desde la carga.

Ajústela a un valor superior si hay disparos por sobretensión del embarrado de DC durante la deceleración con DFB.

5.10.4 Limitaciones La corriente de salida del variador más la corriente de frenado no deben superar la capacidad de corriente de las celdas del variador. Por eso el par de frenado está limitado en el variador y es mayor a baja velocidad y menor a alta velocidad. La figura 5-25 muestra el par de frenado habitual que cabe esperar con el frenado de doble frecuencia.

s 5-34

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento

60 50 40 30 20 10

0

5

10

94

87

80

74

67

60

53

47

40

33

27

20

13

7

0 0

Porcentaje par nominal (Imáx = 100%)

70

Porcentaje vel. nominal

Figura 5-25: Par de frenado que se puede obtener, en el mejor de los casos, con el frenado de doble frecuencia para un motor típico

5.11 Economizador El control del economizador permite reducir las pérdidas del motor y mejorar el rendimiento global cuando la carga demandada al motor es baja. Para activar el control del economizador, ajuste el parámetro Energy Saver Min Flux Demand (Demanda de flujo mínimo economizador) (ID 3170) en el menú Flux control (Control del flujo) (3100) a un valor inferior a Flux Demand (Demanda de flujo) (ID 3150), normalmente ajustado a 1,0. Dependiendo de la carga del motor, el control reducirá el flujo del motor hasta un nivel entre la demanda de flujo mínimo del economizador y la demanda de flujo. A medida que aumenta la carga del motor, el control hará aumentar el flujo del motor hasta que se alcance el valor establecido por la demanda de flujo. Nótese que con una demanda de flujo menor, la respuesta del variador ante cambios bruscos en la carga se reduce. El economizador entra en servicio automáticamente cuando después del bypass rápido hay un conjunto de celdas desequilibrado. En condiciones de baja carga, es posible que una o más fases absorban potencia del motor. Para evitar que el embarrado de DC de la celda se cargue hasta un nivel de disparo, el control reduce el flujo del motor para mejorar el factor de potencia, lo que permite que las tres fases suministren potencia al motor y evita que las celdas se carguen.

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5-35

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento

5.12 Protección de sobrecarga térmica del motor Tabla 5-14: Parámetros de la protección de sobrecarga térmica del motor

Parámetro Overload select

ID 1130

Descripción Selecciona el algoritmo de disparo por sobrecarga. • • •

5

Por defecto

Constant (Constante): TOL fija basada en corriente. Straight inverse time (Tiempo inverso simple): TOL basada en temperatura del motor. Inv time w/ speed derating (Tiempo inverso con reducción de velocidad): TOL basada en temperatura del motor.

Inv time w/ speed derating

Overload pending

1139

Ajusta el nivel de sobrecarga térmica en el que se emite una advertencia.

100,0

Overload

1140

Ajusta el nivel de disparo por sobrecarga térmica del motor en el que se inicia el contador de tiempo excedido.

120,0

Overload timeout

1150

Ajusta el tiempo para el disparo por sobrecarga.

60,0

Speed Derate Curve

1151

Este menú ajusta la carga permisible del motor en función de la velocidad.

Submenús

Maximum Load Inertia

1159

Ajusta la inercia máxima de la carga con la que el motor puede hacer un arranque directo sin exceder la temperatura máxima.

0,0

El control NXG de Perfect Harmony ofrece protección de sobrecarga térmica del motor (TOL) para evitar que el motor se vea sometido a temperaturas excesivas. La protección TOL del motor se puede configurar mediante los menús de la tabla 5-14. El parámetro "Overload select" (Opciones de sobrecarga) permite seleccionar entre tres opciones de protección del motor. El primer modelo, denominado "constant" (constante), se basa en la corriente que fluye al motor. Una Motor Thermal Overload Alarm 1 (Alarma 1 de sobrecarga térmica del motor) de un inminente fallo por sobrecarga se emite como una advertencia al usuario, cuando la corriente del motor excede el parámetro "overload pending" (advertencia de sobrecarga). Una Motor Thermal Overload Alarm 2 (Alarma 2 de sobrecarga térmica del motor) se emite y arranca un temporizador de disparo térmico, cuando la corriente del variador rebasa el valor de ajuste de "overload" (sobrecarga). Si esta condición está presente durante un periodo de tiempo mayor que el tiempo ajustado en el parámetro "overload timeout" (tiempo excedido para sobrecarga), el variador disparará y anunciará el evento como Motor Thermal Overload Fault (Fallo de sobrecarga térmica del motor). Tenga en cuenta que para que el variador muestre estas condiciones, las alarmas 1 y 2 deben estar habilitadas mediante SOP. El segundo y tercer modelo térmico, que se denominan "tiempo inverso simple" y "tiempo inverso con umbrales" utilizan un modelo térmico del motor de software para determinar la temperatura del motor. Véase la figura 5-26. Para estas opciones, los ajustes "overload pending" (advertencia de sobrecarga) y "overload" (sobrecarga) representan los límites de temperatura del motor, en porcentaje de la temperatura nominal del motor, a los cuales se generan el aviso y disparo por sobrecarga. A continuación se muestra una breve descripción del modelo térmico.

s 5-36

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento

Tensiones y corrientes del motor

Cálculo pérdidas motor

+

Σ

1 M

Temperatura del motor

TH

-

Parámetros del motor

Modelo de refrig. del motor

5

Curva de reducción de velocidad Figura 5-26: Diagrama de bloques del modelo térmico del motor

El modelo del motor estima la temperatura del motor basándose en el calor neto generado en el motor y su inercia térmica. La figura 5-26 muestra un diagrama de bloques de la implementación. El calor generado en el motor se estima a partir de las tensiones del estátor, las corrientes y los parámetros del motor, mientras que el calor transferido desde el motor (debido a su enfriamiento) se calcula a partir de la corriente admisible del motor, como se explica en el párrafo siguiente. El cálculo de las pérdidas del motor incluye también las pérdidas generadas con el frenado de doble frecuencia. La inercia térmica (MTH) o capacidad calorífica del motor, se determina a partir de la inercia de carga máxima enumerada en la tabla 20-1 de la norma NEMA MG-1 1993 Parte 20.42. El usuario también tiene la opción de introducir un valor conocido de inercia de carga máxima (que puede solicitarse al fabricante). Si se elige la protección "straight inverse time" (tiempo inverso simple), se asume que el motor tiene un nivel de corriente admisible del 100%, por ejemplo cuando el motor está equipado con un ventilador de refrigeración de velocidad constante. Con "inverse time with speed-derating" (tiempo inverso con reducción de velocidad), el nivel de corriente admisible se determina a partir de la curva de reducción de velocidad introducida desde el teclado. Para definir esta curva, el usuario debe introducir la carga admisible del motor para varios nodos de velocidad. La curva de reducción por defecto proporciona nodos para una curva de enfriamiento cuadrática y se muestra en la figura 5-27. El fabricante del motor normalmente facilita los datos de esa curva. El software de control utiliza el nivel de corriente admisible para determinar la capacidad de refrigeración del motor. Si el usuario prefiere introducir un valor fijo para un nivel de corriente admisible distinto de 100%, como sucede con la opción "straight inverse time" (tiempo inverso simple), se puede modificar la curva de reducción de velocidad para tener el mismo nivel deseado en todos los nodos.

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5-37

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento

*

100

Carga máxima del motor (%)

90 80

*

70 60 50

*

40

* *

30 20

5

10 0

*0

20

40

60

80

100

Velocidad (%)

Figura 5-27: Curva de reducción de velocidad por defecto con carga máxima del motor en función de la velocidad

5.13 Disponibilidad del proceso: la ventaja de Perfect Harmony La disponibilidad del proceso es el principal requisito previo para aplicar un sistema VF de media tensión en una aplicación crítica del proceso. La combinación de las capacidades de la exclusiva arquitectura distribuida de potencia de Perfect Harmony con la potencia del control NXG y la función patentada de bypass de celdas de potencia avanzada, permite ofrecer unas oportunidades sin precedentes de mejorar la disponibilidad del proceso. También es fundamental que el operador del proceso reciba información completa y precisa sobre el estado del VF, para permitir ajustes del proceso que pueden evitar disparos del proceso e interrupciones de la capacidad de proceso. 5.13.1 ¿Qué es ProToPS™? ProToPS™ es un acrónimo de "Process Tolerant Protection Strategy" (Estrategia de protección tolerante del proceso). ProToPS™ en una implementación estándar del SOP (System Operating Program) del VF. El objetivo de ProToPS™ es simplemente dar el control del proceso al operador del proceso. ProToPS es un programa del sistema implementado desde una perspectiva del proceso del cliente. ProToPS™ proporciona una indicación de cambios en el estado del VF al operador. Estos anuncios identifican cambios que pueden tener un impacto sobre la capacidad del VF para satisfacer las demandas del proceso, o para proporcionar una indicación anticipada de un disparo inminente del VF. ProToPS™ permite al operador del proceso realizar correcciones en el proceso para mantener el VF utilizado en servicio o ajustar el proceso para evitar un disparo inminente del VF. Con ProToPS™, el operador del proceso no sólo conoce el estado general del VF, sino que también comprende la condición del VF que ha provocado que exista la alarma general. 5.13.2 ¿Cómo funciona ProToPS™? En el SOP ProToPS™, todas las marcas de reducción automática están desconectadas, y tanto el bypass de la celda como el rearranque automático están implementados de forma estándar. La necesidad de reducción sigue aún vigente, pero el operador del proceso es ahora el responsable de implementar la reducción como parte de una corrección del proceso, en lugar de tener que hacer una reducción del VF o bien gobernando o bien, en el peor de los casos, desestabilizando el proceso. ProToPS toma las indicaciones de fallo estándar disponibles en el VF y las categoriza en las cuatro categorías principales básicas siguientes:

s 5-38

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento 1.

Alarma Una alarma indica que se ha alcanzado un límite de parámetro del VF, o que hay una condición del sistema del VF. Una alarma informa al operador sobre la existencia de la condición, pero no demanda ninguna acción inmediata. Algunos ejemplos de alarma serían: sobretensión, subtensión y fallo a tierra.

2.

Alarma de proceso Una alarma de proceso es una indicación de que se ha rebasado un límite de parámetro del VF y que bien debe limitarse el proceso, o que bien la capacidad del VF para satisfacer la demanda del proceso está limitada. Como ejemplos de alarmas de proceso cabe citar los límites térmicos por encima del límite nominal y la condición de bypass de una celda.

3.

5

Alarma de disparo Una alarma de disparo proporciona una indicación clara de que se ha alcanzado un límite de parámetro alto del VF. Una alarma de disparo indica que un disparo del VF es inminente. El operador recibe un mensaje de que el VF disparará a menos que la alarma se pueda eliminar efectuando un cambio en el proceso.

4.

Disparo Para ciertos tipos de fallo del VF no es posible la advertencia previa. Este número limitado de fallos provocará un disparo del VF. También se anuncia un mensaje de disparo cuando se rebasa el límite de tiempo de una alarma de disparo. El número de interrupciones programadas se ve reducido considerablemente con la implementación del bypass de celdas de GEN III. Con ProToPS™ la señal VFD Run (marcha del VF) se mantiene como "true" (verdadero) y la señal VFD Trip (disparo del VF) se mantiene como "false" (falso) para todos los estados de alarma.

5.13.3 Implementación de ProToPS™ Con ProToPS™, las cinco categorías de indicación de protección principales se dan como señales de salida digitales independientes. La intención es proporcionar al operador, o al programa del proceso, un mensaje claro que indique un cambio de estado en el VF. El sistema de E/S Wago™ proporciona las cinco salidas digitales. La ubicación de las cinco salidas se mantiene como un conjunto estándar de terminaciones TB2. La información específica sobre el cambio del parámetro del VF se indica (junto con la información de categoría general) como dirección serie en una interfaz de comunicaciones serie. La implementación de ProToPS™ admite todos los protocolos de comunicaciones serie compatibles con el VF. Si se precisa otro tipo de información de salida digital específica para un proyecto específico del cliente, dicha información debe asignarse a un nuevo punto de salida digital en un módulo adicional de salidas digitales. Las cinco salidas de categoría básica deben estar presentes como salidas digitales, en los puntos terminales TB2 estándar designados, para validar la implementación de ProToPS. 5.13.4 La ventaja de ProToPS™ Gracias al bypass de celda con contactor avanzado, prácticamente no hay ningún fallo de celda o de comunicaciones de celda que no se pueda soslayar. Con el control NXG no es necesaria la designación "Transient Alarm" (alarma transitoria) ya que todos los fallos soslayables han pasado a ser transparentes al proceso. Gracias a ProToPS™ y al control NXG, junto con los beneficios exclusivos de la tecnología de potencia distribuida en celdas Perfect Harmony, se puede mejorar considerablemente la disponibilidad del proceso y el operador puede controlar verdaderamente el proceso.

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5-39

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Cuestiones de aplicaciones y funcionamiento

5.14 Controlador PID

5

El control NXG dispone de un controlador PID integrado que puede usarse como entrada de control de proceso del generador de órdenes NXG. El controlador PID se muestra en la figura inferior y también en el Esquema del generador de órdenes, plano n.º 459713 del apéndice C. Para seleccionar la salida del PID como la demanda de velocidad para el sistema, ajuste a true (verdadero) la marca de programa del sistema "RawDemandPid_0". La fuente de realimentación de órdenes PID se fija desde la entrada analógica 2. Esta entrada analógica puede ser cualquiera de las entradas analógicas disponibles dentro del sistema, pero debe designarse como entrada analógica 2 en el menú Setup (Configuración). Consulte la sección "Menú Analog Input #2 (4170)" en el capítulo 3. La orden PID tiene dos posibles fuentes: Entrada analógica 1 o el elemento del menú PID set point (Consigna de PID) (ID 4410). La fuente de la orden PID está controlada por el estado de la marca del programa del sistema "PidMenu_0". Si el estado de la marca es true (verdadero) se selecciona como fuente el menú de consigna del PID. Si el estado de la marca es false (falso) se selecciona la entrada analógica 1. La fuente de la entrada analógica 1 se configura en el "Menú Analog Input #1 (4100)" en el capítulo 3. Para obtener más información sobre los parámetros del PID, consulte "Menú PID Select (4350)" en el capítulo 3.

PidMenu_0 = true PID SETPOINT

RawDemandPID_0 = true

Analog Input #1 PID PidMenu_0 = false CONTROLLER Analog Input #2 Figura 5-28: Controlador PID

∇ ∇ ∇

s 5-40

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teoría

CAPÍTULO

6

Teoría

6.1 Introducción La serie Siemens Harmony de variadores está pensada para motores estándar AC trifásicos de media tensión asíncronos y síncronos. El motor asíncrono o de inducción se usa ampliamente debido a su construcción sencilla y robusta, su tolerancia a entornos agresivos y su bajo coste. Por otro lado, se usan motores síncronos en aplicaciones que necesitan un rendimiento muy alto o un par elevado. Al conectar cualquiera de estos tipos de motor a una red de compañía a frecuencia fija (60 ó 50 Hz) se obtiene un funcionamiento a una velocidad fija. La serie Harmony de variadores permite el funcionamiento del motor a velocidad variable, sin sacrificar ninguna de las propiedades deseables del motor asíncrono. Los variadores de la serie Harmony proporcionan funcionamiento a velocidad variable mediante la conversión de la energía de la compañía, que tiene frecuencia y tensión fijas, a una energía con frecuencia y tensión variables. Esta conversión se realiza electrónicamente, sin partes móviles. A diferencia de tipos de variador más antiguos, la serie Harmony no fuerza al usuario a aceptar las consecuencias no deseadas del proceso de conversión. Más concretamente: •

• •

• • • • •

•

Los variadores de la serie Perfect Harmony no inyectan una distorsión armónica significativa en la instalación de distribución. No se requieren filtros de potencia. No hay problemas de interferencias con equipos sensibles, ni de resonancias con condensadores de corrección de factor de potencia. Los variadores de la serie Perfect Harmony presentan un elevado factor de potencia a la red, normalmente del 95% o superior, en todo el rango de velocidades. No se requiere corrección del factor de potencia. Los variadores de la serie Perfect Harmony no requieren reducir la potencia nominal del motor debido a armónicos de salida. No se produce calentamiento adicional del motor, en contraste con el funcionamiento directo desde red. Si se configuran adecuadamente, los variadores de la serie Perfect Harmony no producen pulsaciones de par que pudieran excitar resonancias mecánicas. Los variadores de la serie Perfect Harmony no aumentan apreciablemente el ruido acústico del motor, en contraste con el funcionamiento directo desde red. Los variadores de la serie Perfect Harmony no someten al aislamiento del motor a solicitaciones dieléctricas adicionales apreciables, en contraste con el funcionamiento directo desde red. Los variadores de la serie Perfect Harmony permiten el uso sin restricciones del par nominal del motor en todo el rango de velocidades, sujeto únicamente a las limitaciones térmicas del motor. El funcionamiento de los variadores de la serie Perfect Harmony, si están refrigerados por líquido, es prácticamente silencioso, de forma que es posible conversar normalmente en las proximidades de un variador a plena carga. Los variadores de la serie Perfect Harmony tienen una construcción completamente modular, de forma que si es necesario, un módulo defectuoso puede sustituirse en cuestión de minutos. Un sofisticado diagnóstico basado en microprocesador localiza la ubicación de cualquier defecto.

6.2 Los circuitos de potencia Nota: Los ejemplos utilizados en esta sección son de variadores con celdas de baja tensión. Los sistemas con celdas de alta tensión tienen valores diferentes. Los variadores de la serie Harmony consiguen este sólido rendimiento empleando tecnología suficientemente probada en una configuración modular. Se obtiene media tensión sumando las salidas de varias celdas de potencia de baja tensión. Las celdas de potencia de baja tensión son variantes simplificadas de los variadores PWM estándar de baja tensión, producidos en grandes cantidades durante muchos años.

s A1A19000404: Versión 1.2

6-1

6

Manual del usuario de Perfect Harmony refrigerado por agua Teoría La figura 6-1 muestra la topología típica del circuito de potencia de un variador de la serie Perfect Harmony de 2400 ó 3300 V que usa celdas de potencia de 690 V AC. Cada fase del motor es alimentada por 3 celdas de potencia conectadas en serie. Los grupos de celdas de potencia están conectados en estrella con neutro flotante. Cada celda se alimenta de un secundario aislado de un transformador aislador integral. Cada uno de los nueve secundarios tiene una tensión nominal de 690 V AC y la novena parte de la potencia nominal total. Las celdas de potencia y sus secundarios están aislados entre sí y de tierra para una tensión asignada de 7,2 kV. En caso de un variador a 4160 o 4800 V, se ampliaría la figura 6-1 a 4 celdas de potencia en serie por fase y 12 secundarios en el transformador aislador integral. Para un variador a 6000 V, se tendrían 5 celdas de potencia en serie por fase y 15 secundarios en el transformador integral. En variadores a 6600 hasta 7200 V, habría 6 celdas de potencia en serie por fase y 18 secundarios en el transformador integral. Cada celda es un convertidor estático de energía. Es capaz de recibir a la entrada energía a 690 V AC, 50/60 Hz trifásica y suministrarla a una carga monofásica a cualquier tensión hasta 690 V AC y a cualquier frecuencia hasta 330 Hz. Nota: con frecuencias de salida superiores a 180 Hz se reduce la corriente nominal de salida de la celda de potencia del VF. Consulte a fábrica cualquier información aplicable a los requisitos específicos de la aplicación.

6

Con tres celdas de potencia de 690 V AC en serie por fase, un variador de la serie Perfect Harmony puede producir hasta 2080 V AC fase-neutro, o una Vdisponible máxima de 3600 V. Con cuatro celdas de potencia de 690 V AC en serie por fase, un variador de la serie Perfect Harmony puede producir hasta 2780 V AC fase-neutro, o una Vdisponible máxima de 4800 V. Con cinco celdas de potencia de 690 V AC en serie por fase, un variador de la serie Perfect Harmony puede producir hasta 3470 V AC fase-neutro, o una Vdisponible máxima de 6000 V. Con seis celdas de potencia de 690 V AC en serie por fase, un variador de la serie Perfect Harmony puede producir hasta 4160 V AC fase-neutro, o una Vdisponible máxima de 7200 V. Cabe destacar que es posible conectar hasta ocho celdas de potencia en serie utilizando el control Harmony, pero perdiendo cierta funcionalidad. Vdisponible determina la tensión máxima que puede suministrar la salida del VF. La tensión suministrada real es totalmente ajustable. Dado que la topología del VF Harmony posee salida multinivel, el resultado es tensión ajustada verdadera. Las ventajas de utilizar la capacidad Vdisponible del VF se manifiestan cuando se aplica la opción patentada de bypass de celda avanzado. Se dispone de otras tensiones de celdas, que cambiarán el número de celdas necesario para una tensión de salida determinada. Sin embargo, el principio básico no se altera. Todas las celdas de potencia reciben órdenes desde un controlador central. Estas órdenes se transmiten a las celdas por cables de fibra óptica a fin de guardar el aislamiento de 7 kV. Los secundarios del transformador que alimentan a las celdas de potencia en cada fase de salida se han devanado para que haya un pequeño desfase entre ellos. Esto cancela la mayoría de las corrientes armónicas absorbidas por las celdas de potencia individuales, de forma que las corrientes de primario son casi senoidales. El factor de potencia siempre es alto: el 95% a plena carga, generalmente. Más adelante se muestra el esquema de una celda de potencia típica. En este ejemplo, un rectificador trifásico de diodos, alimentado por el secundario de 690 V AC, carga un banco de condensadores DC a unos 860 V DC. La tensión DC alimenta un puente en H monofásico de IGBT. En cualquier instante de tiempo, cada celda tiene sólo tres tensiones de salida posibles. Si Q1 y Q4 están cerrados, a la salida, entre T1 y T2, se tiene la tensión +DC del circuito intermedio. Si Q2 y Q3 están cerrados, a la salida se tiene la tensión -DC del circuito intermedio. Para acabar, si Q1 y Q3, o bien Q2 y Q4 están cerrados, hay 0 V a la salida. Con 3 celdas de potencia por fase, el circuito puede generar 7 niveles distintos de tensión fase-neutro (±2570, ±1720, ±860 ó 0 voltios). Con 5 celdas por fase se dispone de 11 niveles de tensión distintos. Con 6 celdas por fase se dispone de 13 niveles de tensión distintos. Esta capacidad de generar muchos niveles de tensión diferentes permite a los variadores de la serie Harmony generar una aproximación muy precisa de una forma de onda de salida senoidal. La figura 6-3 muestra cómo se generan estas formas de onda en el caso de 3 celdas por fase. En primer lugar, se crea una señal de referencia para cada fase. Estas señales son réplicas digitales de la forma de onda ideal que se desea aproximar. En la figura 6-3, RA indica la señal de referencia para la fase A. Esta señal de referencia se compara entonces con 3 señales portadoras triangulares. En las figuras 6-3 y 6-4 se muestran las condiciones cuando la frecuencia

s 6-2

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teoría de salida es de 60 Hz y la frecuencia de portadora es de 600 Hz, de forma que hay exactamente 10 ciclos de portadoras por ciclo de referencia. Las 3 portadoras son idénticas excepto por desfases sucesivos de 60 grados (por el número de celdas por fase). Los desfases entre las portadoras de cada fase se calculan con esta ecuación:

Desfase de portadora (misma fase) =

Transformador especial con 9 secundarios aislados (12 para 4,160 V AC)

180 grados # de celdas / fase Célula potencia A1 Célula potencia B1 Célula potencia C1

6

Célula potencia A2 Sistema trifásico AC de entrada

Célula potencia B2 Célula potencia C2

Célula potencia A3 Célula potencia B3 Célula potencia C3

Motor asíncrono 2400 V AC

Figura 6-1: Topología de un VF Perfect Harmony (3 celdas, 2400 ó 3300 V AC)

Siempre que la referencia es mayor que la primera portadora (sin desfase), la señal L1 es alta; de lo contrario, L1 es baja. L1 se utiliza para controlar el par de transistores Q1 y Q2 en la celda A1 (véase el par de transistores izquierdo en la figura 6-2). Siempre que la referencia es mayor que la inversa de la primera portadora, la señal R1 es baja; de lo contrario, R1 es alta. R1 se utiliza para controlar el par de transistores Q3 y Q4 en la celda A1 (véase el par de transistores derecho en la figura 6-2). La diferencia entre L1 y R1 proporciona la forma de onda de salida de la celda A1, que se muestra en la figura 6-3 para la fase A como A1.

s A1A19000404: Versión 1.2

6-3

Manual del usuario de Perfect Harmony refrigerado por agua Teoría De forma similar, la señal de referencia se compara con la segunda portadora (desfasada 120 grados) y su inversa para generar las señales de control L2 y R2 para los transistores de la celda A2. La forma de onda de salida de la celda A2 se muestra como A2. IGBT Q1-Q4

Q1

+

)

DEVANADO DE 690 V AC DEDICADO EN TRANSFORMADOR DE POTENCIA

Q3

1

T2

Salida alimentación de celda

2

+

6

)

3

T1

Q2

Q4

Los fusibles de celdas GENIII/e son externas de ellas

Alimentación control local

Circuitos de control locales

Señales de fibra óptica a y desde control maestro

Figura 6-2: Esquema de una celda de potencia típica

Finalmente, la señal de referencia se compara con la tercera portadora (desplazada 240 grados) y su inversa para generar señales de control L3 y R3 para los transistores de la celda A3. La forma de onda de salida de la celda A3 se muestra como A3. RA

L1 R1 A1 L2 R2 A2 L3 R3 A3 AN

Figura 6-3: Formas de onda para la fase A

s 6-4

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teoría La suma de las tensiones de salida de las celdas A1, A2 y A3 produce la tensión de salida entre A y el neutro del variador, que se muestra en la figura 6-1 como AN. Existen 7 niveles de tensión distintos. Observe que esta tensión está definida entre el terminal A y el neutro flotante interno del variador, no el neutro del motor.

RB L1 R1 B1 L2 R2 B2

6

L3 R3 B3 BN

Figura 6-4: Formas de onda para la fase B

La figura 6-6 muestra las mismas señales para la fase B. Las 3 portadoras son idénticas a las de la figura 6-3, excepto en que cada una está desfasada 20 grados respecto a su equivalente para la fase A (consulte la nota siguiente). La referencia RB es también idéntica a la de la figura 6-3, excepto en que está retrasada 120 grados (a la frecuencia de referencia). La suma de las tensiones de salida de las celdas B1, B2 y B3 produce la tensión de salida entre B y el neutro del variador, que se muestra en la figura 6-4 como BN. La figura 6-5 vuelve a mostrar las dos tensiones fase-neutro AN y BN. La diferencia numérica entre AN y BN forma la tensión fase-fase que ve el motor, y se muestra en la figura 6-5 como AB..

AN

BN

AB

Figura 6-5: Formas de onda para la tensión fase-fase

s A1A19000404: Versión 1.2

6-5

Manual del usuario de Perfect Harmony refrigerado por agua Teoría

Nota: Los desfases de las señales portadoras entre fases viene determinado por el número de celdas del sistema según la ecuación Desfase = 180 grados / número total de celdas. En este caso (3 por fase o 9 celdas), el desfase de las señales portadora entre fase y fase es (180/9) = 20 grados. Este desfase de las portadoras entre las fases reduce el número de dispositivos que conmutan a la vez. Lo anterior es cierto si no hay celdas en bypass. Si hay una o más celdas en bypass, las señales portadoras están desfasadas en 180 grados/celdas totales restantes.

Motor de 750 kW, 2400 V AC a velocidad máxima, carga máxima

6

Tensión entre línea y neutro del motor, pico = 2000 V Corriente de fase A del motor, pico = 348,9841 A

Figura 6-6: Formas de onda de salida de Harmony, variador de 2400 V a plena carga

La figura 6-6 muestra las formas de onda de tensión y de corriente del motor para un variador Harmony de 2400 V AC y 750 kW. Se muestra la tensión entre la fase A y el neutro del motor (diferente del neutro del variador). La corriente del motor es la de la fase A durante el funcionamiento a plena carga. Cualquier lector familiarizado con estas formas de onda en otros tipos de variadores estáticos apreciará la gran exactitud con que se aproximan a ondas senoidales perfectas. Una medida cuantitativa de la calidad de la forma de onda es la distorsión armónica total o THD. La THD de las corrientes del motor con un variador de la serie Harmony siempre es inferior al 5%. En la figura 6-7 se muestran las formas de onda de la tensión y de la corriente de entrada para las condiciones del variador de la figura 6-6. La onda senoidal perfecta de la figura 6-7 corresponde a la tensión fase-neutro de la fase A del primario en estrella del transformador de entrada especial. La otra forma de onda es la corriente de la fase A del mismo devanado. Además, las corrientes que los variadores de la serie Harmony absorben de la red son buenas aproximaciones a ondas senoidales perfectas debido a la supresión de armónicos que se consigue con los secundarios desplazados en fase del transformador. Por otro lado, la THD de las corrientes de entrada de un variador de la serie Harmony siempre es inferior al 5 por ciento.

s 6-6

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teoría Tensión de entrada

Corriente de entrada HALMAR ROBICON GROUP Fuente: Tensión (0 - H) Corriente máxima - fase: 0

11

Figura 6-7: Formas de onda a la entrada de Harmony para un variador de 2400 V a plena carga

Observe en la figura 6-8 que el desfase entre la corriente y la tensión de entrada es inferior a 15 grados a plena carga. El factor de potencia correspondiente es superior al 96 por ciento. El factor de potencia de los variadores de la serie Harmony siempre es elevado, generalmente superior al 95 por ciento en todo el rango de velocidad y carga. Nota: Las formas de onda que se muestran representan el caso más desfavorable para un variador de la serie Harmony, con sólo 3 celdas por fase. Si el número de celdas aumenta, como en los variadores de 12 ó 15 celdas, las formas de onda mejoran considerablemente. En la figura 6-8 se muestra la tensión y la corriente en el motor para un variador Harmony de 15 celdas a plena carga, y en la figura 6-9 la tensión y la corriente a la entrada para el mismo variador con la misma carga.

Figura 6-8: Tensión A-B del motor y corriente en fase C para un variador Harmony de 4160 V a plena carga

Figura 6-9: Tensión A-B y corriente en fase C a la entrada de un variador Harmony de 4160 V a plena carga

s A1A19000404: Versión 1.2

6-7

6

Manual del usuario de Perfect Harmony refrigerado por agua Teoría

6.3 El sistema de control

6

El diagrama de bloques de la figura muestra la implementación del sistema de control Harmony. El sistema de control consta de tarjetas de interfaz y acondicionamiento de señales, una tarjeta de conversor A/D, una tarjeta con procesador Pentium, una tarjeta de modulador digital y una o dos tarjetas de interfaz de fibra óptica. La tarjeta de interfaz de señales procesa las señales de realimentación procedentes del variador. Los circuitos de esta tarjeta escalan y filtran las señales de realimentación antes de enviarlas por un cable de 50 conductores a la tarjeta de conversor A/D. En esta tarjeta también hay conexiones para una señal de entrada analógica y un contacto de relé. Generalmente, el contacto se usa a fines de ESTOP. La función de la tarjeta de conversor A/D es muestrear las corrientes y tensiones de entrada y salida, y convertirlas en señales digitales para el procesador Pentium. La tasa de muestreo varía entre 3 kHz y 6 kHz y es una función de la frecuencia de portadora (la cual es también la frecuencia de conmutación de los IGBT) y del número de celdas "disponibles" en el sistema. La tarjeta de modulador digital genera la señal para que los conversores A/D empiecen a muestrear. Una vez que los conversores A/D han finalizado el muestreo, ejecutan una interrupción en el procesador para que empiece su ciclo de cálculo. El procesador Pentium ejecuta todas las funciones de control de motor y genera órdenes de tensión trifásica para el modulador digital. Además, supervisa las tensiones y corrientes de entrada para proporcionar funciones de medición (como el factor de potencia, la potencia de entrada y el cálculo de armónicos), protección de entrada (de sobrecorriente, corriente reactiva excesiva, subtensión y pérdida de fase), así como módulo, frecuencia y fase de la tensión de entrada para la transferencia síncrona. El modulador digital consta de cuatro EPLD (dispositivo lógico programable y borrable) moduladores, un maestro y tres esclavos, que ejecutan el mismo código. Cada EPLD proporciona comunicaciones a seis celdas Harmony. El EPLD maestro contiene registros que se utilizan para la comunicación con el procesador. Para cada orden de tensión de fase, el procesador escribe dos valores en los EPLD. El primero, para el instante de tiempo actual, y el segundo, para el instante de tiempo actual más un semiperiodo de muestreo. En los EPLD también se escriben un aumento de tensión, o escalón, que corresponde a esos valores, y el número directo de escalones entre los valores. En los EPLD se escriben estas órdenes de fase en cada periodo de muestreo. El EPLD maestro crea un conjunto de señales de temporización que hacen que el software de control muestree las señales de realimentación y ejecute los algoritmos de control y supervisión. Estas señales de temporización provocan que todos los EPLD transmitan simultáneamente información a las celdas cada 9 a 11 microsegundos. Este tiempo, determinado por el procesador y que varía según la configuración del variador, es fijo para cada configuración particular. Entre los periodos de transmisión, cada EPLD se encarga de la interpolación, la generación de portadoras con desplazamiento de fase, la modulación de ancho de pulso (PWM) y la comunicación de celdas. Las órdenes de PWM resultantes para cada celda y el modo de funcionamiento, se agregan en un paquete de 8 bits que se transmite (a 5 megabaudios) a cada celda a través de la interfaz de fibra óptica. En respuesta a los datos transmitidos, los moduladores reciben un paquete de 8 bits similar desde cada una de las celdas. El mensaje de retorno de las celdas contiene bits de estado que los EPLD decodifican y que se transfieren al procesador. En caso de fallo, otros EPLD se ven afectados también. La parte del código de firmware asociada con el envío y la recepción de mensajes desde las celdas se denomina FOLA (Fiber Optic Link Adapter, adaptador de enlace de fibra óptica). Además de las tareas enumeradas anteriormente, el EPLD maestro se comunica con el controlador de bypass y supervisa fallos de hardware tales como IOC, ESTOP y fallos de alimentación. El controlador de bypass se implementa en un EPLD separado que está configurado para controlar los contactores (mecánicos) de bypass de celda. Este dispositivo, junto con los EPLD moduladores, está en la tarjeta moduladora. Tras detectarse un fallo en una celda, el procesador se comunica con el controlador de bypass para soslayar las celdas con fallo. Además de hacer bypass de celdas, el controlador de bypass comprueba constantemente el estado de los contactores para verificar que es el requerido. La interfaz de fibra óptica transfiere datos entre los EPLD moduladores y las celdas a través de canales de fibra óptica. Cada tarjeta de interfaz de fibra óptica se puede comunicar con un máximo de 12 celdas. En el sistema se pueden poner hasta dos tarjetas de interfaz de fibra óptica. Cada celda recibe sus órdenes de disparo y señales de estado desde la tarjeta de interfaz a través de un canal de fibra óptica doble. Se comprueba la integridad y paridad de cada transmisión. Si se detecta un error, se genera un fallo de enlace. El paquete de 8 bits enviado a las celdas de potencia proporciona información de conmutación y del modo de funcionamiento. Los circuitos de comunicación locales de cada celda de potencia operan como esclavos de los EPLD de la tarjeta moduladora. Los circuitos de control locales en cada celda de potencia convierten la información recibida en

s 6-8

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teoría pulsos de disparo de IGBT. El paquete retornado refleja el modo de funcionamiento y el estado de las celdas. Un bit es la salida de una señal PWM que supervisa la temperatura de la celda. Si surge un fallo en una celda, el apagado de todas las celdas de potencia en el caso más desfavorable requiere 2 ciclos de transmisión o un máximo de 22 µs.

Transformador especial con 18 secundarios aislados (12 para 6000 V AC)

Celda A1 Celda B1

Teclado Celda C1

Celda A2 Tarjeta de interfaz de fibra óptica

Celda B2 Celda C2

Alimentación de entrada trifásica AC

6

Celda A3 Celda B3

Tarjeta de microprocesador Celda C3

Celda A4 Celda B4 Tarjeta moduladora digital

Celda C4 Celda A5 Celda B5 Tarjeta de interfaz de fibra óptica

Celda C5 Celda A6

Tarjeta analógica a digital & Tarjeta de interfaz del sistema

Celda B6 Celda C6

Circuitos de acondicionamiento Atenuador de tensión

6900 V AC Motor asíncrono

Input voltage ad current feedback

Figura 6-10: Diagrama de bloques de la estructura de control Harmony en un variador de 6000 V

s A1A19000404: Versión 1.2

6-9

Manual del usuario de Perfect Harmony refrigerado por agua Teoría

6.4 Los modos de control Los variadores Harmony usan el control vectorial para controlar motores asíncronos y síncronos. El control vectorial proporciona un entorno fácil de implementar que funciona casi tan bien como un motor DC. En la figura 6-11 se muestra una representación simplificada del algoritmo de control vectorial implementado en los variadores Harmony. Los componentes básicos del control vectorial son: 1.

Modelo de motor: determina el flujo y la velocidad del motor.

2.

Reguladores de corriente: estos reguladores se denominan lazos internos.

3.

Reguladores de flujo y velocidad: estos reguladores se denominan lazos externos.

4.

Compensación de lazo abierto: mejora la respuesta transitoria del lazo de par y del lazo de flujo. Ids

FlujoDS Regulador flujo

Ref flujo

6

+

Σ

PI + LPF

Regulador de corriente de magnetización

Ids,ref +

Σ

PI

+

[3100]

Frenado de doble frecuencia

[3250]

D-Q a 3Ø

Vds,ref Flujo FF Vqs,ref

[1060-70]

Ref velocidad +

Σ ωr

PI + LPF Velocidad del motor

+ Iqs,ref

Σ -

[3200]

+

Ids

CLVC, CSMC CLVC, CSMC, SMC, V/Hz

Iqs

OLVC

ωdeslizamiento Cálculo de deslizamiento

FlujoDS [3545]

ωs Ids,ref

Modelo motor

Iqs,ref

Iq FF

FlujoDS

ωs ωencóder

-

+

ωs

OLVC, SMC, V/Hz

Σ

[3420-30]

PLL

FlujoDS ΘS

Σ

[3250]

Iqs

FlujoQS

Compensación tiempo muerto y reducción de pico

Σ

ΘS

+

PI

Órdenes de tensión a modulador

[3550]

Regulador de corriente de par

Regulador velocidad

[3350]

3

Ia

3Ø a D-Q

Ib Ic

Comp. baja frec. y 3Ø a D-Q ΘS

[3560]

ya yb yc

Realimentación de corriente [3440]

Realim. tensión integrada [3450]

[3060] [1080]

Figura 6-11: Diagrama de bloques de los algoritmos de control vectorial para control de motores asíncronos y síncronos (los números entre corchetes indican los ID de parámetro que afectan a las funciones correspondientes)

El modelo de motor utiliza la tensión medida del motor y la caída de tensión estimada de la resistencia del estátor para determinar la amplitud de flujo del estátor, la velocidad del motor y el ángulo de flujo. Esto hace posible automatizar la compensación de resistencia del estátor. Para simplificar las ecuaciones de motor, basta con transformar las magnitudes trifásicas (que pertenecen a un sistema de referencia estacionario) a magnitudes DC (pertenecientes a un sistema de referencia en rotación síncrona o DQ). Un lazo enganchado en fase (PLL) dentro del modelo de motor permite hacer el seguimiento de la frecuencia (del estátor) y el ángulo del vector de flujo. La amplitud de flujo del motor es controlada por el regulador de flujo; su salida constituye la orden para la componente magnetizante (o generadora de flujo). La velocidad del motor se determina a partir de la frecuencia del estátor, y la controla el regulador de velocidad. Su salida es la orden para el regulador de corriente (generador) de par.

s 6-10

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teoría El ángulo de flujo se utiliza para descomponer las corrientes de motor medidas en sus componentes magnetizantes y generadoras de par. Esta descomposición posibilita el control independiente del flujo y el par, de modo similar al control de motores DC. Los reguladores de corriente ajustan estas componentes de corriente a los valores deseados. Las salidas de los reguladores de corriente se combinan para producir las órdenes de tensión trifásica que se modifican por medio de señales de otras diversas rutinas de control antes de enviarse al modulador. Estas rutinas de control incluyen: (1) compensación de tiempo muerto (para compensar el tiempo muerto producido durante la conmutación de los IGBT superior e inferior de cada polo en una celda de potencia), (2) reducción de pico para la inyección de tercer armónico (para maximizar la tensión de salida del variador y para el desplazamiento del neutro del variador durante el bypass de celda transparente), y (3) órdenes de tensión para generar pérdidas para el frenado de doble frecuencia. La respuesta transitoria de los reguladores de flujo y de par se mejora con el uso de la compensación de lazo abierto (FF), como se muestra en la figura 6-14. La siguiente tabla describe los símbolos utilizados para representar diversas magnitudes en el diagrama de control. Tabla 6-1: Lista de símbolos usados en la figura 6-14

Símbolo

Descripción

FlujoDS

Componente D del flujo del motor, también equivalente al flujo del motor, ya que la componente Q es igual a cero. El flujo del motor se define como: Tensión_motor / Frecuencia_estátor (rad/s). El flujo (cuya unidad es el voltio-segundo) también es proporcional (pero no igual) a la relación voltios por hercio.

r

Para motores asíncronos: Velocidad_motor = Frecuencia_estátor / Nº_pares_polos – Velocidad_deslizamiento Ésta es la frecuencia (mecánica) del rotor, que es equivalente a la velocidad del motor. Para motores síncronos: Velocidad_motor = Frecuencia_estátor / Nº_pares_polos

Ids

Componente magnetizante de la corriente del motor.

Iqs

Componente de par de la corriente del motor.

Vds,ref

Salida del regulador de corriente magnetizante utilizado en la transformación D-Q para generar tensiones trifásicas.

Vqs,ref

Salida del regulador de corriente de par utilizado en la transformación inversa D-Q para generar tensiones trifásicas.

s

Frecuencia del estátor o frecuencia de salida del variador. Es igual a velocidad del motor (r) + deslizamiento.

s

Ángulo de flujo. Esta es la posición instantánea del vector de deslizamiento de rotación.

Ia Ib, Ic

Corrientes de fase del motor.

El par del motor (en Newton metro) y la potencia mecánica se pueden calcular así: Par (Nm) = 3* Nº_pares_polos * Flujo (Vs)* Iqs (A) ≈ 3* Nº_pares_polos * Tensión_motor (V) * Iqs (A) / (2π * Frecuencia (Hz)), Potencia mecánica (W) = Par (Nm) * Velocidad (rad/s) = Par (Nm) * Velocidad (rpm) / 9,55 6.4.1

Control vectorial en lazo abierto (OLVC)

Este modo de control debe usarse para la mayoría de las aplicaciones con motores asíncronos. Con este método, el control estima el deslizamiento del motor como una función del par de carga, y proporciona un rendimiento que coincide con el variador controlado vectorialmente (con sensor de velocidad/transductor) por encima de una determinada velocidad mínima. Con los parámetros de motor correctos, el control puede proporcionar un buen rendimiento incluso a 1% de la velocidad nominal. La realimentación de velocidad se sintetiza a partir de la frecuencia del estátor y el deslizamiento estimado del motor, como se muestra en la figura 6-14. Con este método de control, la compensación de deslizamiento se produce automáticamente.

s A1A19000404: Versión 1.2

6-11

6

Manual del usuario de Perfect Harmony refrigerado por agua Teoría En este modo de control, si se selecciona Spinning load (Rearranque al vuelo), el variador empieza realizando el barrido de la gama de frecuencias para detectar la velocidad del motor en rotación. Para obtener una descripción del funcionamiento del rearranque al vuelo, consulte el Capítulo 5. Una vez que el variador ha finalizado el barrido, o si se ha desactivado la función, el variador pasa al estado Magnetizando. Durante este estado, el variador varía en rampa el flujo del motor al ritmo indicado como Flux Ramp Rate (Pendiente de rampa del flujo) (ID de parámetro 3160), hasta alcanzar el valor deseado. El variador sólo pasa al estado En Marcha cuando la realimentación de flujo está dentro del 90% del valor de flujo especificado. Una vez en estado En Marcha, el variador aumenta la velocidad hasta el valor deseado. Para este modo de funcionamiento se requieren todos los parámetros del motor y del variador descritos en este capítulo. Para la mayoría de las aplicaciones, son suficientes los valores por defecto de ganancias del lazo de control (en el Menú Stability (Estabilidad). 6.4.2

6

Modo de prueba en lazo abierto (OLTM)

En este método de control se ignoran las señales de realimentación de corriente del motor. Este modo de control debe usarse durante la configuración del variador, para verificar la modulación en las celdas o para probar el variador en vacío. También se puede usar cuando se conecta por primera vez el motor al variador, para asegurarse de que los transductores de efecto Hall funcionen correctamente y proporcionen las señales de realimentación correctas. Este método no debe usarse para ajustar factores de escala para tensiones y corrientes de entrada y salida. En este modo, el variador atraviesa el estado Magnetizando y pasa al estado En Marcha sin tener en cuenta el flujo del motor. Para este modo sólo se necesitan los valores de la placa de características y algunos parámetros referentes al variador, como se describe en el capítulo 3. Debe prestarse especial atención a los siguientes parámetros: 1. Deben inhabilitarse las opciones Spinning Load (Rearranque al vuelo) y Fast Bypass (Bypass rápido). 2. Deben incrementarse los tiempos de aceleración y deceleración en el menú Speed Ramp (Rampa de velocidad). 3. Debe reducirse la demanda de flujo. 6.4.3

Control de motor síncrono (SMC)

Para el control de motores síncronos (SMC), el variador está provisto de un regulador de campo que normalmente consiste en un regulador de corriente con SCR. Con la excitatriz se suele usar un controlador 3PCI. El regulador de campo se encarga de mantener el nivel de corriente de campo especificado por el regulador de flujo. En la figura 6-12 se muestra un ejemplo de aplicación para un motor síncrono sin escobillas. Para los motores sin escobillas, el diagrama asume que el estátor de la excitatriz está devanado para AC trifásica en el rango comprendido entre 350 y 400 voltios. De no ser así, se necesitará un transformador entre la alimentación auxiliar y el 3PCI. El circuito del rotor necesita sólo un rectificador. Los motores sin escobillas y sin bypass no necesitan otra protección que la incluida en el variador. El control Next Gen disparará el variador en caso de fallo de pérdida de campo si el motor consume excesiva corriente reactiva, lo que sucede cuando la excitación falla a totalmente conectada o totalmente desconectada. La estrategia global de control es similar al control vectorial de lazo abierto, excepto en lo que respecta a la implementación del regulador de flujo, como muestra la figura 6-11. Para los motores síncronos, el regulador de flujo proporciona dos órdenes de corriente, una para la corriente del regulador de campo y otra para la componente magnetizante de la corriente del estátor. Con el control de motor síncrono, se prescinde por completo del barrido de frecuencia para determinar la velocidad del motor. El control utiliza información de las tensiones inducidas por el rotor en el estátor para determinar la velocidad del rotor antes de aplicar el arranque al motor. El variador empieza (en el estado Magnetizando) enviando a la excitatriz una orden de corriente de campo equivalente al valor de la corriente de campo en vacío. Este proceso dura un tiempo igual al tiempo de rampa de flujo introducido por medio del teclado (ID de parámetro 3160). Finalizado este tiempo, el variador pasa al estado En Marcha. En la mayoría de los casos, el regulador de campo es lento, y el variador aplica corriente magnetizante (a través de los devanados del estátor) para ayudar a la excitación a establecer en el motor el flujo nominal. Al mismo tiempo, el regulador de velocidad ordena una corriente generadora de par para acelerar el motor hasta la velocidad demandada. Una vez que el regulador de campo establece la corriente necesaria para mantener el flujo en el motor, la componente magnetizante de la corriente del estátor se reduce a cero. A partir de este punto, el variador proporciona una corriente generadora de par (para aceleración o deceleración) que está en fase con la tensión de salida del variador. En otras palabras, en condiciones de estado estacionario, se mantiene automáticamente la condición de factor de potencia uno a la salida del variador.

s 6-12

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teoría La orden de corriente de campo se envía al regulador de campo mediante un módulo de salida analógica WAGO™. A continuación se resumen las restantes diferencias entre SMC y OLVC. • El parámetro de corriente en vacío del motor representa el valor de la corriente de campo en vacío en SMC. • Con SMC, las ganancias del lazo de flujo son ligeramente menores que con OLVC. • Con SMC, la función de rearranque al vuelvo siempre debe estar habilitada. • El regulador de corriente magnetizante del variador utiliza sólo la ganancia proporcional para la excitación. • Con los motores síncronos sólo se puede usar la etapa 1 de ajuste automático.

Harmony Drive

Entrada MT

Motor síncrono

Convertidor

Control

6

Excitatriz diodos giratorios (en motor)

Mando de corriente de campo

Alim. aux. 480 V

Aliment. excit. campo 3PCI

Devanado trifásico excitador ~ 460 V AC

Figura 6-12: Disposición del variador Harmony para motores síncronos sin escobillas (y sin bypass)

6.4.4

Control de voltios/hercios (V/Hz)

Este modo de control debe usarse cuando el variador está conectado a varios motores en paralelo. El algoritmo de control es similar al del control vectorial de lazo abierto (OLVC), pero no utiliza algunos de los parámetros del motor que OLVC utiliza. Nota: Muchas de las funciones disponibles con OLVC, como el bypass rápido, el rearranque al vuelo y la compensación de deslizamiento, no están disponibles con este método. 6.4.5

Control en lazo cerrado (CLVC o CSMC)

En algunas aplicaciones, cuando se necesita un funcionamiento a velocidad estable y baja (por debajo de 1 Hz) en condiciones de alto par, puede usarse un encóder para proporcionar la realimentación de velocidad. El variador utiliza una tarjeta de portadora comercial para interactuar con los encóders estándar de la industria. El diagrama de control de la figura 6-11 permanece igual, excepto en lo que respecta al bloque de cálculo de deslizamiento, que está inhabilitado a fin de que se utilice directamente la realimentación de velocidad del encóder como entrada para el regulador de velocidad.

s A1A19000404: Versión 1.2

6-13

Manual del usuario de Perfect Harmony refrigerado por agua Teoría Cuando se usa un encóder con el variador, debe definirse como tipo de lazo de control el CLVC (control vectorial en lazo cerrado para motores asíncronos) o el CSMC (control vectorial en lazo cerrado para motores síncronos). El menú Encoder (Encóder) (ID 1280) contiene parámetros necesarios para el funcionamiento con encóder. En la tabla siguiente se describen las entradas de menú y se proporcionan valores usuales. Cuando se habilita este modo de control, debe habilitarse también el rearranque al vuelo. Tabla 6-2: Descripción de los parámetros del menú Encoder (1280) y valores recomendados

6

Nombre del parámetro

ID

Encoder PPR

1290

Pulsos por revolución del encóder.

El del encóder

Encoder filter gain

1300

Ajusta la ganancia del filtro para la realimentación del encóder. Este parámetro puede tener un valor entre 0,0 (sin filtrado) y 0,999 (filtrado máximo).

0,75

Encoder loss threshold

1310

Cuando la diferencia entre la realimentación del encóder y la velocidad estimada es mayor a este valor, se genera una alarma/fallo de pérdida encóder.

5,0%

1320

Ajusta la respuesta del variador en caso de pérdida de encóder. En caso de una pérdida de encóder, la selección de 'Stop (fault)' (Parada (fallo)) disparará el variador y 'Open loop' (Lazo abierto) hará que el control pase a control vectorial en lazo abierto.

Open loop

Encoder loss response

Descripción

Valor

6.5 Supervisión y protección del lado de entrada El control NXG supervisa las tensiones y corrientes del lado de entrada, así como las del lado de salida. Esto permite al control supervisar los eventos en el lado de entrada del variador y reaccionar a ellos. Pueden obtenerse los valores eficaces de las tensiones y corrientes de entrada, así como la potencia de entrada, los kVA, la energía y el factor de potencia. La figura muestra una vista simplificada de las funciones implementadas para la supervisión del lado de entrada. También se calculan otras magnitudes, como la eficiencia del variador, la THD media de la corriente de entrada y las componentes armónicas (en las corrientes y tensiones de entrada). Todas las variables tienen una exactitud del ±1%, excepto las de eficiencia (< ±2%) y THD de la corriente de entrada (±1% por encima del ~60% de la potencia nominal). En la tabla 6-3 hay una lista de símbolos usados en la figura y una descripción de los parámetros que representan. Tenga en cuenta que las definiciones de las componentes Id y Iq de la corriente de entrada difieren de las magnitudes del lado de salida. La supervisión del lado de entrada permite al variador proteger los secundarios del transformador contra condiciones anómalas. En ese tipo de condiciones se generan dos fallos, pérdidas excesivas del variador y protección de un ciclo. El control del lado de entrada también proporciona limitación de corriente de par para subtensión de red, pérdida de fase y condiciones de sobrecarga del transformador. Se describen a continuación. Note que esas tres fuentes de reducción se pueden inhabilitar mediante el SOP.

s 6-14

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teoría

Ea,b,c 3

Ia,b,c Realimentación tensión

3

Potencia entrada

Potencia entrada calc.

Potencia salida

[3040]

Va Vb Vc

Ea Eb Ec

Comp. homopolar

Alarma pérdidas exces.

Pérd. variador calc. Ed variador

Eau Ebu Ecu Ed

RMS calc.

Potencia entrada

Tensión desequil. calc.

Potencia entrada

Ajuste de tomas

3∅ a DQ

Eq

Realiment. corriente [3030] [3035]

3∅ a DQ

Ia Ib Ic

RMS calc.

+ π/2

Id

Σ

θu

[7020-40]

Protec. Límite prot. un ciclo un ciclo [7080-81]

6

[7100]

Factor Factor potencia entrada potencia calc.

Iq

Iau Ibu Icu

Detección Límite pérdida fase pérdida fase

ωu

[3010-20]

θa

Ia Ib Ic

Ed

PLL

θa

[7060-70]

Edesequilibrio

E0 Ea Eb Ec

Interrup. Límite subtensión por subtensión

Máx. RMS calc.

Xfrmr sobrecarga term.

Límite sobrecarga term.

[7090]

Id

Figura 6-13: Diagrama de bloques de la supervisión del lado de entrada. (Los números entre corchetes indican los ID de parámetro que afectan a las funciones correspondientes) Tabla 6-3: Lista de símbolos usados en la figura

Nombre Erms

Ed

Ea,b,c

Descripción Tensión eficaz media (de las tres fases) Amplitud de la tensión teniendo en cuenta el ajuste de la toma del transformador. Esto representa la tensión real que se está suministrando a las celdas. Si el ajuste de la toma es de +5%, Ed será un 5% menor que Erms, y a la inversa. Tensiones de fase de entrada homopolares (valor DC) corregidas

u

Frecuencia de entrada

u

Ángulo de flujo del lado de entrada

Irms

Corriente eficaz media (en las tres fases)

Id

Componente real de la corriente de entrada

Iq

Componente reactiva de la corriente de entrada

s A1A19000404: Versión 1.2

6-15

Manual del usuario de Perfect Harmony refrigerado por agua Teoría

6.6 Limitación del par de salida del variador El variador utiliza las tensiones y corrientes medidas para implementar estados de reducción. Si se dan una o más de esas condiciones, el variador continuará funcionando, pero a un nivel inferior de par (o corriente) de salida. La limitación de par de salida fuerza al motor (y al variador) a pasar al modo de reducción de velocidad, durante el cual se reduce la velocidad hasta que el par demandado por la carga cae por debajo del límite de par. Las reducciones, que pueden ser desencadenadas por diversas condiciones, se describen a continuación. 6.6.1

6

Reducción por subtensión en la entrada

Cuando la tensión de red cae por debajo del 90% de su valor nominal, el variador limita la potencia (y en consecuencia el par) que se puede suministrar a la carga. En la figura 6-14 se muestra la potencia máxima admisible del variador en función de la tensión de red. Con una tensión de entrada del 66%, la potencia máxima del variador se limita al 50%, y al alcanzar el 65% se reduce rápidamente hasta un valor ligeramente negativo (límite de regeneración). Este límite fuerza al variador a absorber potencia del motor y mantener las tensiones de circuito intermedio de DC (de las celdas) por si la tensión de entrada se recupera durante una interrupción de MT. El límite está implementado como función inversa de la velocidad a fin de mantener un flujo de potencia constante por el circuito intermedio de DC (de las celdas). Se implementa un regulador para equiparar la potencia máxima del variador (Pmáx) con la potencia real que absorbe el variador. La salida de este regulador establece el límite del par de salida. Los parámetros de teclado 7060 y 7070 (en el menú Drive Protect (Protección variador), bajo Input Protection (Protección de entrada)) representan las ganancias proporcional e integral de ese regulador. Valores usuales de las ganancias proporcional e integral son 0,0 y 0,001. El variador anuncia un estado de reducción por subtensión como UVLT en el teclado y en Tool Suite.

máx

Límite

Figura 6-14: Potencia del variador (Pmáx) como función del módulo de la tensión de entrada (Erms)

6.6.2

Reducción por pérdida de fase en entrada

Con el control Next Gen, el desequilibrio de la tensión de entrada (Edesequilibrio) se utiliza para reducir el par de salida del variador. En la figura se muestra la reducción de la potencia del variador en función de la tensión de desequilibrio. Si el desequilibrio es inferior al 10%, el variador funciona sin limitación de salida. Se produce una reducción lineal a medida que el desequilibrio de tensión aumenta del 10% al 30%, momento en que la entrada tiene una condición monofásica. Cuando el desequilibrio de tensión de red de entrada aumenta por encima del 30%, el variador limita la potencia de salida que se puede suministrar a la carga a un 40% de la nominal.

s 6-16

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Teoría

Pmáx

Edesequilibrio

6

Figura 6-15: Potencia del variador (Pmáx) como función del desequilibrio de la tensión de entrada (Edesequilibrio)

Se implementa un regulador para nivelar la potencia máxima del variador (PMÁX) con la potencia real que fluye del variador. La salida de este regulador establece el límite del par de salida. Los parámetros de teclado 7020 y 7030 (en el menú Drive Protect (Protección variador), bajo Input Protection (Protección de entrada), Single Phasing (Pérdida de fase)) representan las ganancias proporcional e integral de ese regulador. Valores usuales de las ganancias proporcional e integral son 0,0 y 0,001. Se genera una alarma de pérdida de fase cuando el nivel de salida de este regulador desciende del nivel ajustado por el parámetro SPD threshold (Umbral VEL) (ID 7040). El teclado del variador muestra SPHS en vez de MODE, y la Tool Suite muestra SPHS cuando ocurre una reducción debida a este estado. 6.6.3

Reducción térmica del transformador

Las corrientes de entrada al variador se supervisan de modo continuo. La mayor de las tres corrientes de fase de entrada se limita a un 105% o menos del valor nominal del transformador. Cuando se supera dicho nivel de corriente, se reduce el par de salida del variador. Se implementa un regulador integral para limitar la corriente de entrada máxima al 105%. La salida de este regulador establece el límite del par de salida. El parámetro Xformer thermal gain (Ganancia térmica trafo) (ID 7090 en el menú Drive Protect (Protección variador), bajo Input Protection (Protección de entrada)) representa la ganancia integral de ese regulador. Un valor usual de la ganancia integral es 0,0133. Durante la reducción térmica del transformador, el variador muestra T OL en el teclado y en la ToolSuite. 6.6.4

Limitación de par en menú

Cuando la corriente de par de salida es superior al ajuste de límite máximo de par (ID de parámetro 1190, 1210 ó 1230) el variador limita la corriente de salida. Cuando ocurre esto, el variador muestra TLIM en el teclado y en la ToolSuite. 6.6.5

Regeneración

Durante la deceleración del variador se utiliza una función de velocidad inversa basada en el ajuste de límite de par regenerativo (ID de parámetro 1200, 1220 ó 1240). Eso fuerza al variador a absorber una potencia constante desde la carga. Cuando ocurre esto, el variador muestra RGEN en el teclado y en la ToolSuite. 6.6.6

Límite de debilitamiento de campo

El límite de debilitamiento de campo es un límite de par basado en el flujo del motor y la inductancia de fuga del motor. Este límite impide que el deslizamiento del motor supere el deslizamiento del par de desenganche o crítico. Esto evita un funcionamiento inestable del motor. Esta limitación se produce normalmente cuando el flujo del motor

s A1A19000404: Versión 1.2

6-17

Manual del usuario de Perfect Harmony refrigerado por agua Teoría se reduce de modo significativo durante el funcionamiento del economizador o cuando el motor funciona por encima de su velocidad básica. En esas condiciones, un gran escalón (incremento) de carga fuerza una salida limitada, lo cual da como resultado una pérdida de velocidad, en lugar del desenganche del motor. Cuando ocurre esto, el variador muestra F WK en el teclado y en la ToolSuite. 6.6.7

Sobrecarga de corriente de la celda

El ajuste de sobrecarga (de corriente) de celda viene dado por el ID de parámetro de teclado 7112 en el menú Drive Protect (Protección variador) (7). Una celda puede funcionar con ese valor de sobrecarga durante 1 minuto de cada 10. Cuando la corriente se encuentra entre el valor nominal de la celda y el valor nominal de la sobrecarga, el tiempo que se consume en ese nivel es inversamente proporcional a la corriente de sobrecarga. En la tabla 6-4 se muestra un ejemplo de la relación entre el tiempo y la capacidad de sobrecarga de corriente, para una celda con una capacidad de sobrecarga del 120%. Tabla 6-4: Ejemplo de capacidad de sobrecarga de corriente en función del tiempo de una celda con una sobrecarga del 120%

6

Corriente del variador (%)

Tiempo de funcionamiento admisible (por cada 10 minutos)

120

1 minuto

110

2 minutos

105

4 minutos

100

Continuo

Si la corriente nominal del motor es menor a la del variador, se anuncia la reducción en el teclado y en la Tool Suite como TLIM, que significa límite de par. No obstante, si la corriente nominal del variador es inferior a la del motor, se muestra C OL, que significa sobrecarga de celda. Nótese que algunas celdas como la 360H y las GENIII/e 315-660H, tienen valores nominales de sobrecarga durante 1 minuto basados en corriente permanente nominal reducida. En esas aplicaciones debe dimensionarse el sistema según esos valores nominales permanentes reducidos. Nota: Las celdas de potencia usadas en los variadores Harmony no tienen una capacidad de sobrecarga determinada. Consulte a fábrica la capacidad de sobrecarga de un tipo particular de celda.

∇ ∇ ∇

s 6-18

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento

CAPÍTULO

7

Resolución de problemas y mantenimiento

7.1 Introducción Hemos diseñado, construido y probado el variador de velocidad Perfect Harmony para que proporcione un servicio duradero y sin problemas. Sin embargo, se requiere un mantenimiento periódico para que el variador siga funcionando de forma fiable, para minimizar los tiempos de parada del sistema y para mantener la seguridad.

PELIGRO: Riesgo de descarga eléctrica. Desconecte siempre la alimentación de entrada principal al equipo antes de intentar inspeccionar o realizar operaciones de mantenimiento.

ADVERTENCIA: Sólo el personal de servicio técnico cualificado debe realizar el mantenimiento de los equipos y sistemas Perfect Harmony. Este capítulo contiene información que se puede clasificar como sigue: •

Resolución de problemas de fallos y errores (comienzo)

•

Información (técnica) complementaria (parte central)

•

Información de mantenimiento (final)

Las secciones al comienzo de este capítulo explican los fallos, cómo se anuncian, los mensajes de fallo, el registro en el diario de incidencias y las técnicas para la resolución de problemas. Las secciones de la parte central de este capítulo proporcionan información complementaria, por ejemplo, datos técnicos, ubicaciones de puntos de prueba y operaciones internas. Finalmente, las secciones al final de este capítulo proporcionan información de mantenimiento, por ejemplo, inspecciones, repuestos, etc. Mire los títulos de sección mostrados en la tabla "En esta sección" superior y vaya a la sección adecuada para resolver problemas o mantener el variador según sea adecuado. Nota: Consulte en el capítulo 2: Componentes de hardware, las ubicaciones y los detalles de los componentes de hardware más importantes del sistema Perfect Harmony.

7.2 Fallos y alarmas Si existe una condición de fallo o alarma, esto se anunciará en el teclado. El software y el hardware del control maestro detectan los fallos y alarmas y los guardan dentro del diario de incidencias y el registro de eventos. Los fallos se detectan mediante mecanismos directos de hardware o bien a través de un algoritmo de software. Los fallos de celda se detectan por la lógica del sistema de control de celda situada en la tarjeta de control de celda (véase la figura ) de cada celda de potencia de salida. Cada celda de potencia tiene sus propios circuitos de detección (consulte el capítulo 6: Teoría). El software del control maestro interpreta los fallos de las celdas, los muestra y los registra basándose en la celda fallida y en el fallo específico aparecido en ella. Generalmente, todos los fallos cortan la alimentación del motor e inhiben la marcha del variador inmediatamente. Algunos fallos definidos por el usuario pueden controlar la respuesta del variador por medio del programa del sistema. Las alarmas se anuncian y registran, pero normalmente no inhiben el funcionamiento del variador. Consulte la tabla 7-1 para determinar la respuesta del variador para las diferentes condiciones de fallo y alarma.

A1A19000404: Versión 1.2

s

7-1

7

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento Tabla 7-1: Tipo de fallo/alarma y respuestas del variador

Tipo Fallo

Respuestas del variador Todos los circuitos de puerta IGBT están inhibidos. Parada natural del motor. El fallo se registra. Consulte el menú Fault Log (Diario de incidencias) (6210). El fallo se visualiza en el panel frontal. El LED de fallo del teclado está ENCENDIDO.

Fallos de usuario

El motor se para por deceleración en rampa o de forma natural, dependiendo del contenido del programa del sistema. El fallo se registra. Consulte el menú Fault Log (Diario de incidencias) (6210). El fallo se visualiza en el panel frontal. El LED de fallo del teclado está ENCENDIDO.

7

Alarma

El variador no vuelve necesariamente al estado Inactivo por parada por deceleración (en rampa) o natural a menos que el programa del sistema lo requiera específicamente. La alarma se registra. Consulte el menú Fault Log (Diario de incidencias) (6210). La alarma se visualiza en el panel frontal. El LED de fallo del teclado parpadea.

Se puede usar la tecla [FAULT RESET] del teclado para resetear manualmente un fallo. Se debe devolver el variador a la condición de funcionamiento realizando un arranque manual o forzando RunRequest_0 igual a "true" (verdadero) (consulte el capítulo 8: Programación del sistema). Ciertos fallos pueden resetearse automáticamente si se habilita mediante Auto Fault Reset Enable (Habilitar auto reset para el fallo) (7120). Consulte en la tabla 7-2 la lista de fallos que se pueden resetear automáticamente. Se trata de fallos fijos y no ajustables. Si el reset es correcto, el variador volverá al estado En Marcha automáticamente sólo si RunRequest_0 se mantiene en el valor "true" (verdadero) (consulte el capítulo 8: Programación del sistema). La tecla [FAULT RESET] del teclado puede responder a alarmas.

7-2

s

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento Tabla 7-2: Fallos autorreseteables

Tipo

Respuestas del variador

Back EMF Timeout

Over speed fault

Encoder Loss

Under load fault

Failed to magnetize

Down Transfer

IOC

Up Transfer

Keypad communication

Loss of Signal 1-24

Line over voltage

7

Medium voltage low Menu initialization Motor over voltage Output ground fault Network 1 communication fault Network 2 communication fault

7.3 Fallos y alarmas del variador El control maestro detecta todos los fallos y alarmas del variador, ya sea directamente mediante hardware o a través de algoritmos de software. Utilice la tabla 7-3 para localizar rápidamente las causas principales de las condiciones de fallo. La tabla también enumera el tipo de respuesta del variador, si se trata de un fallo (F), alarma (A) o ambas cosas (F/A), y si se puede habilitar o inhabilitar utilizando el programa SOP (SOP), o bien si está habilitado permanentemente (Fijo en el software).

A1A19000404: Versión 1.2

s

7-3

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento Tabla: 7-3 Valores por defecto del variador

Visualización del fallo

Tipo

Habilitación

Causas posibles y acciones correctivas

Perturbación en la red de entrada Causa Pérdida de la fase de entrada. Acción Input Phase Loss

A

1.

Compruebe la conexión y los fusibles de entrada para verificar que las fases de entrada están conectadas adecuadamente.

2.

Mediante un osciloscopio, verifique la presencia de cada una de las 3 tensiones de entrada en los puntos de prueba VIA/TP1, VIB/TP2, VIC/TP3 de la tarjeta de interfaz del sistema.

Fijo

Causa

7

La tensión estimada de la tierra de entrada es mayor que el límite establecido por el parámetro Ground Fault Limit (Límite de fallo a tierra) del menú Drive Protect (Protección variador). Input Ground

A

Fijo

Acción 1.

Mediante un osciloscopio, verifique la simetría (L-L y L-N) de las 3 tensiones de entrada en los puntos de prueba VIA/TP1, VIB/TP2, VIC/TP3 de la tarjeta de interfaz del sistema.

2.

Utilice un voltímetro para ver si hay tensión DC a neutro de modo común.

Causa La tensión eficaz de entrada del variador es mayor que el 110% de la tensión nominal de entrada del variador. Acción Line Over Voltage 1

A

SOP

Mediante un voltímetro, verifique que las tensiones de entrada en los puntos de prueba VIA/TP1, VIB/TP2, VIC/TP3 de la tarjeta de interfaz del sistema son ~3,8 VRMS. Se trata del valor esperado para la tensión nominal de entrada. Los valores por encima de ~4,2 VRMS activarán disparos por sobretensión. Nota: Esta alarma puede estar provocada por una condición transitoria, y puede no estar presente al realizar las mediciones. Causa

Line over voltage 2

A

SOP

La tensión eficaz de entrada del variador es mayor que el 115% de la tensión nominal de entrada del variador. Acción Consulte la sección Line overvoltage 1 más arriba.

7-4

s

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento Visualización del fallo

Tipo

Habilitación

Causas posibles y acciones correctivas Causa

Line over voltage fault

F

SOP

La tensión eficaz de entrada del variador es mayor que el 120% de la tensión nominal de entrada del variador. Acción Consulte la sección Line overvoltage 1 más arriba. Causa La tensión eficaz de entrada del variador es menor que el 90% de la tensión nominal de entrada del variador. Acción

Medium voltage low 1

A

SOP

Mediante un voltímetro, verifique que las tensiones de entrada en los puntos de prueba VIA/TP1, VIB/TP2, VIC/TP3 de la tarjeta de interfaz del sistema son ~3,8 VRMS. Se trata del valor esperado para la tensión nominal de entrada. Los valores inferiores a ~3,4 V RMS (90% del nominal) activarán disparos por media tensión baja. Nota: Esta alarma puede estar provocada por una condición transitoria, y puede no estar presente al realizar las mediciones. Causa

Medium voltage low 2

A

Fijo

La tensión eficaz de entrada del variador es menor que el 70% de la tensión nominal de entrada del variador. Acción Consulte la sección Medium voltage low 1 más arriba. Causa La tensión eficaz de entrada del variador es menor que el 55% de la tensión nominal de entrada del variador.

Medium voltage low Flt

F

Fijo

El fallo no se producirá hasta que se produzca el primer fallo de celda, incluso tras cumplirse la condición del umbral. A continuación, este fallo se registra y los fallos asociados de las celdas se ignoran. Acción Consulte la sección Medium voltage low 1 más arriba.

A1A19000404: Versión 1.2

s

7-5

7

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento Visualización del fallo

Tipo

Habilitación

Causas posibles y acciones correctivas Causa (1) Posible fallo en el secundario del transformador, o (2) la corriente transitoria de conexión es demasiado alta y crea un fallo espurio.

Input One Cycle (or excessive input reactive current)

Acción F/A

Fijo

(1) Retire la media tensión e inspeccione visualmente todas las celdas y sus conexiones al secundario del transformador; póngase en contacto con Siemens LD R para asistencia en campo. (2) Reduzca los parámetros 1 Cyc Protect integ gain (Ganancia integral protec. 1 ciclo) (7080) y 1 Cycle Protect Limit (Límite protec. 1 ciclo) (7081) para evitar los disparos espurios. Causa

7

Input Phase Imbal

SOP

Fijo

El desequilibrio en la corriente de la red de entrada del variador es mayor que el ajuste en el parámetro Phase Imbalance Limit (Límite de desequilibrio de fase) en el menú Drive Protect (Protección variador). Acción 1.

Verifique que la simetría de las tensiones y corrientes de entrada es la adecuada en los puntos de prueba VIA/ TP1, VIB/TP2, VIC/TP3, IIB/TP12 e IIC/TP13.

Relativos al motor/salida Causa La velocidad del motor es superior al 95% del ajuste del parámetro Overspeed (Sobrevelocidad) (1170) del menú Limits (Límites) (1120). Un variador configurado inadecuadamente o mal ajustado provoca normalmente este fallo. Over Speed Alarm

A

SOP

Acción Asegúrese de que los valores de la placa de características del variador y del motor coinciden con los correspondientes parámetros de los menús Motor Parameter (Parámetro de motor) (1000) y Drive Parameter (Parámetro de variador) (2000). Causa La velocidad del motor excede el ajuste del parámetro Overspeed (Sobrevelocidad) (1170) del menú Limits (Límites) (1120). Un variador configurado inadecuadamente o mal ajustado provoca normalmente este fallo.

Over Speed Fault

F

Fijo

Acción Asegúrese de que los valores de la placa de características del variador y del motor coinciden con los correspondientes parámetros de los menús Motor Parameter (Parámetro de motor) (1000) y Drive Parameter (Parámetro de variador) (2000).

7-6

s

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento Visualización del fallo

Tipo

Habilitación

Causas posibles y acciones correctivas Causa La causa de este fallo es un fallo a tierra en salida cuando la tensión a tierra estimada excede el parámetro Ground Fault Limit (Límite de fallo a tierra) (1245) del menú Motor Limits (Límites del motor). Acción

Output Ground Fault

A

Fijo

1.

Verifique que la simetría de las tensiones es la adecuada en los puntos de prueba VMA/TP5, VMB/TP6 y VMC/TP7. Si las tensiones no presentan problemas, compruebe las resistencias del divisor en la unidad de detección del motor o sustituya la tarjeta de interfaz del sistema.

2.

Desconecte el motor del VF. Utilice un megaóhmetro para comprobar el aislamiento del motor y del cable.

Causa

7

El software ha detectado la pérdida de señal del encóder debido a que éste o su interfaz están defectuosos. Acción

Encoder loss

Menú

Menú

1.

Verifique que la información en el menú Encoder (Encóder) (1280) es correcta para el encóder que se está utilizando.

2.

Haga funcionar el variador en el modo de control vectorial en lazo abierto. Seleccione OLVC para Control loop type (tipo de lazo de control), ID 2050, en el menú Drive Parameter (Parámetro de variador) (2000).

3.

Vaya al menú Meter (Medida) (8); seleccione el menú Display Parameters (Parámetros de visualización) (8000), ajuste uno de los parámetros de visualización (8001-8004) a ERPM o %ESP y observe si ERPM sigue a la velocidad del motor. Consulte además la sección 5.

Causa La temperatura o la corriente del motor, según la elección de método de sobrecarga, superan el ajuste para Overload pending (Advertencia de sobrecarga). Acción Mtr Therm Over Load 1

A1A19000404: Versión 1.2

A

SOP

1.

Compruebe si el parámetro Overload pending (Advertencia de sobrecarga) (1139) está correctamente ajustado.

2.

Compruebe las condiciones de carga y, si procede, verifique que la curva de reducción de velocidad (submenú 1151) se corresponde con las condiciones de carga.

s

7-7

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento Visualización del fallo

Tipo

Habilitación

Causas posibles y acciones correctivas Causa

Mtr Therm Over Load 2

A

SOP

La temperatura o la corriente del motor, según la elección de método de sobrecarga, superan el ajuste para Overload (Sobrecarga). Acción Compruebe si el parámetro Overload (Sobrecarga) (1140) está correctamente ajustado. Consulte la sección Mtr Therm Over Load 1 más arriba. Causa

Mtr Therm Over Ld Fault

F

Fijo

La temperatura o la corriente del motor, según la elección de método de sobrecarga, han excedido el ajuste de Overload (Sobrecarga) durante el tiempo especificado por el parámetro Overload timeout (Tiempo excedido de sobrecarga). Acción

7

Compruebe si el parámetro Overload Timeout (Tiempo excedido de sobrecarga) (1150) está correctamente ajustado. Consulte la sección Mtr Therm Over Load 1 más arriba. Causa

Motor Over Volt Alarm

A

SOP

Si la tensión del motor excede el 90% del límite Motor over voltage (Sobretensión motor) en el menú Motor Limits (Límites del motor). Acción Compruebe que los ajustes de menú para los valores nominales del motor y los límites ajustados son correctos. Causa La tensión medida del motor excede el umbral ajustado por el parámetro Motor trip volts (Tensión de disparo de motor) (1160) del menú Limits (Límites) (1120). Un variador configurado o ajustado inadecuadamente provoca normalmente este fallo. Esto podría incluir el ajuste de la toma del secundario. Una tensión de red demasiado alta también puede ser la causa. Acciones

Motor Over Volt Fault

7-8

F

SOP

1.

Asegúrese de que los valores de la placa de características del variador y del motor coinciden con los correspondientes parámetros de los menús Motor Parameter (Parámetro de motor) (1000) y Drive Parameter (Parámetro de variador) (2000).

2.

Verifique que las señales de los puntos de prueba VMA/ TP5, VMB/TP6 y VMC/TP7 de la tarjeta de interfaz del sistema están funcionando adecuadamente dentro de +/-6 V. Si se aprecia una tensión incorrecta, compruebe el divisor de tensión en la unidad de detección del motor o sustituya la tarjeta de interfaz del sistema.

s

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento Visualización del fallo

Tipo

Habilitación

Causas posibles y acciones correctivas Causa Normalmente se producen fallos de sobrecorriente instantánea (IOC) en el variador cuando la señal del punto de prueba IOC de la tarjeta de interfaz del sistema excede el nivel ajustado por el parámetro Drive IOC setpoint (Consigna IOC del variador) (7110) en el menú Input Protect (Protección de entradas) (7000). Acciones

IOC

F

1.

Compruebe que Full Load current (Corriente a plena carga) (1050) está por debajo de Drive IOC Setpoint (Consigna IOC del variador) (7110) en el menú Drive Protect (Protección variador) (7).

2.

Compruebe si Output current scaler (Escalador corriente de salida) (3440) está ajustado a un número próximo a 1,0.

3.

Verifique que las señales de los puntos de prueba IMB e IMC de la tarjeta de interfaz del sistema coinciden con el porcentaje de las señales a escala completa.

4.

Realice las pruebas enumeradas en la sección 5.5 para verificar el funcionamiento de los transductores de efecto Hall.

Fijo

Causa La corriente generadora de par del variador ha bajado del valor predefinido ajustado por el usuario. Under Load Alarm

A

SOP

Acciones Esta alarma señaliza normalmente pérdida de carga. Si no es el caso, verifique los ajustes del parámetro I underload (Defecto de carga I) (1182) dentro del menú Limits (Límites) (1120). Causa

Under Load Fault

F

Menú

Este fallo señaliza normalmente pérdida de carga cuando la corriente generadora de par del variador ha bajado del valor predefinido ajustado por el usuario durante el tiempo especificado. Acciones Si esto no es una condición inesperada, verifique los ajustes de los parámetros I underload (Defecto de carga I) (1182) y Under Load Timeout (Tiempo excedido defecto de carga) (1186) dentro del menú Limits (Límites) (1120).

A1A19000404: Versión 1.2

s

7-9

7

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento Visualización del fallo

Tipo

Habilitación

Causas posibles y acciones correctivas Causa El software ha detectado un desequilibrio en las corrientes del motor. Acción

Output Phase Imbal

A

Fijo

Verifique que la simetría de las corrientes del motor es la adecuada en los puntos de prueba VMA/TP5, VMB/TP6, VMC/ TP7, IMA/TP21, IMB/TP22 e IMC/TP23. Si las corrientes son asimétricas, compruebe si las resistencias de carga para los transductores de efecto Hall están correctamente conectadas en la tarjeta de acondicionamiento de señales. Causa

7

El software ha detectado fase abierta en la salida del variador al motor. Generalmente, si ocurre esto, el problema se encuentra en la realimentación. Una fase de salida realmente abierta provocará un disparo de IOC. Output Phase Open

A

SOP

Acción 1.

Compruebe que todas las conexiones del motor están bien fijadas.

2.

Verifique la presencia de tensiones y corrientes del motor en los puntos de prueba VMA/TP5, VMB/TP6, VMC/TP7, IMA/TP21, IMB/TP22 e IMC/TP23 durante el funcionamiento del variador.

Causa

In Torque Limit

A

SOP

Esta alarma se emite cuando el variador se encuentra en reducción de velocidad por par en límite durante más de un minuto. Acción 1.

Compruebe las condiciones de carga.

2.

Compruebe que los ajustes del variador y los valores nominales del motor son los adecuados.

Causa

In Torq Limit Rollback

7-10

F/A

SOP

Este fallo o alarma, dependiendo del programa SOP, se emite cuando el variador se encuentra en reducción de velocidad por par en límite durante más de 30 minutos. Acción 1.

Compruebe las condiciones de carga.

2.

Compruebe que los ajustes del variador y los valores nominales del motor son los adecuados.

s

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento Visualización del fallo

Tipo

Habilitación

Causas posibles y acciones correctivas Causa

Minimum Speed Trip

F/A

SOP

La velocidad del motor está por debajo del ajuste de Zero speed (Velocidad cero) (2200). Esto puede deberse a un bloqueo del motor, si la demanda de velocidad es mayor que el ajuste de velocidad cero, o bien a una condición de demanda de velocidad baja, en la que la demanda de velocidad es inferior al ajuste de velocidad cero. Acción Aumente el límite de par del motor (ID 1190, 1210 ó 1230) si se trata de un bloqueo, o bien ajuste la velocidad cero para evitar la región de funcionamiento de baja velocidad que desee. Causa Esto sólo ocurre con control de motor síncrono debido a un fallo del regulador de campo o a la pérdida de alimentación a la excitación. Acción

Loss of Field Current

F/A

SOP

Compruebe que la alimentación de la excitatriz le esté dando tensión. Para determinar si el regulador de campo está funcionando correctamente, reduzca Flux demand (Demanda de flujo) (3150) a 0,40, aumente Accel time 1 (Tiempo de acel 1) (2260) a un valor mayor y haga funcionar el motor con una demanda de velocidad del 5%. Si la referencia de corriente magnetizante del variador (Idsref) no va a cero, el regulador de campo no está funcionando o no está ajustado adecuadamente. Causa Esto sólo sucede con motores asíncronos debido a una corriente magnetizante elevada o a un factor de potencia reducido. Acción

Failed to magnetize

A1A19000404: Versión 1.2

F/A

SOP

1.

Aumente el tiempo de rampa de flujo para dar más tiempo a la corriente magnetizante para estabilizarse en el arranque.

2.

Verifique que el parámetro Stator Resistance (Resistencia del estátor) (1080) del motor no se ha ajustado demasiado alto para la aplicación; redúzcalo si no se desea el funcionamiento continuo a velocidades muy bajas.

s

7-11

7

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento Visualización del fallo

Tipo

Habilitación

Causas posibles y acciones correctivas

Relativos al sistema Causa Las pérdidas estimadas del variador son demasiado elevadas, debido a (1) un problema interno de las celdas, o (2) un error de escalado en la medida de la tensión y corriente del lado de entrada y de salida. Acción Excessive Drive Losses

SOP

Fijo

1.

Retire la media tensión e inspeccione visualmente todas las celdas y sus conexiones al secundario del transformador. Póngase en contacto con Siemens LD A para obtener asistencia.

2.

Con el variador funcionando por encima del 25% de su potencia nominal, verifique si su eficiencia estimada es superior al 95%. Si no es así, es necesario comprobar el escalado de la tensión y la corriente.

7

Causa El software ha detectado una entrada para el menú Carrier frequency (Frecuencia de portadora) (3580) que está por debajo del mínimo ajuste posible basado en la información del sistema. Carrier Frq Set Too Low

A

Fijo

Acción 1.

Cambie el valor introducido en el menú Carrier frequency (Frecuencia de portadora) (3580).

2.

Compruebe el valor del menú Installed cells/phase (Celdas instaladas/fase) (2530).

3.

Consulte a la fábrica.

Causa

System Program

F

Fijo

El software ha detectado un error en el archivo de programa del sistema. Acciones 1.

Vuelva a cargar el programa del sistema.

2.

Consulte a la fábrica.

Causa Menu Initialization

F

Fijo

El software ha detectado un error en uno de los archivos guardados en el disco Compact FLASH de la tarjeta de la CPU. Acción Consulte a la fábrica.

7-12

s

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento Visualización del fallo

Tipo

Habilitación

A

Fijo

Causas posibles y acciones correctivas Causa

Config File Write Alarm

Aparece si el sistema no es capaz de escribir un archivo de configuración maestro o esclavo. Causa

Config File Read Error

F

Fijo

Aparece si el sistema no es capaz de leer datos desde un archivo de configuración maestro o esclavo. Causa La temperatura de la CPU es > 70 °C.

CPU Temperature Alarm

A

Fijo

Acción 1.

Compruebe el flujo de aire y los ventiladores del chasis.

2.

Compruebe el disipador térmico de la CPU.

Causa

7

La temperatura de la CPU es > 85 °C. CPU Temperature Fault

F

Fijo

Acción 1.

Compruebe el flujo de aire y los ventiladores del chasis.

2.

Compruebe el disipador térmico de la CPU.

Causa A/D Hardware Alarm

A

Fijo

La tarjeta A/D ha indicado un error de hardware. Acción Sustituya la tarjeta A/D. Causa

A/D Hardware Fault

F

Fijo

El error de hardware de la tarjeta A/D persiste durante más de 10 muestreos. Acción Sustituya la tarjeta A/D.

Relativos al modulador Causa Modulator Configuration

F

Fijo

El software ha detectado un problema al intentar inicializar el modulador. Acción Sustituya la tarjeta moduladora. Causa

Modulator Board Fault

F

Fijo

El software ha detectado un fallo en la tarjeta moduladora. Acción Sustituya la tarjeta moduladora.

A1A19000404: Versión 1.2

s

7-13

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento Visualización del fallo

Tipo

Habilitación

Causas posibles y acciones correctivas Causa

Cell Fault/Modulator

F

Fijo

El modulador tiene un fallo indefinido en una celda. La celda muestra un fallo pero éste no es detectable. Acción Compruebe la celda y la tarjeta moduladora. Causa

Bad Cell Data

F

Fijo

Los bits de modo del paquete de datos de la celda son incorrectos. Acción Compruebe la tarjeta de control de celda. Causa

7

La configuración de las celdas del modulador no concuerda con los ajustes de menú de las celdas instaladas. Cell Config. Fault

F

Fijo

Acción 1.

Asegúrese de que se ha introducido el número correcto de celdas en los ajustes de menú.

2.

Compruebe la tarjeta moduladora.

Causa Modulator Watchdog Flt

F

Fijo

El modulador ha detectado que la CPU ha dejado de comunicarse con él. Acción 1.

Resetee la alimentación de control del variador.

Causa Loss of Drive Enable

F

SOP

El modulador ha detectado una pérdida de habilitación del variador. Acción 1.

Resetee la alimentación de control del variador.

Causa El software ha detectado que la batería de la tarjeta moduladora está baja. Esta batería se utiliza para alimentar la memoria para el diario de incidencias y el histórico. Weak Battery

7-14

A

Fijo

Acciones 1.

Sustituya la batería de la tarjeta moduladora.

2.

Sustituya la tarjeta moduladora.

3.

Consulte a la fábrica.

s

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento Visualización del fallo

Tipo

Habilitación

Causas posibles y acciones correctivas

Relativos a la alimentación de baja tensión Causa Ha fallado una o ambas alimentaciones de los transductores de efecto Hall a la salida del variador. Acciones Hall Effect Pwr Supply

F

1.

Compruebe que hay +/-15 V en las alimentaciones de los transductores de efecto Hall.

2.

Compruebe que hay +/-15 V en los pines 31 y 32 del conector P4 de la tarjeta de interfaz del sistema. Si no hay +/-15 V, compruebe el cableado entre las alimentaciones de los transductores de efecto Hall y la tarjeta de interfaz del sistema. Si estas señales son incorrectas, sustituya la tarjeta de interfaz del sistema.

Fijo

Causa Power Supply

F

Fijo

La fuente de alimentación del chasis ha indicado una pérdida de alimentación. Esto puede deberse a una pérdida de AC o a un fallo de la fuente de alimentación. Acción Verifique las salidas de la alimentación de control.

Relativos a la E/S del sistema Causa El software ha detectado una pérdida de señal en una de las entradas de 0-20 mA (1 a 24). Esto es normalmente el resultado de un circuito abierto o variador defectuoso en el lazo de corriente. Loss of Signal (1-24)

A1A19000404: Versión 1.2

A

Menú/ SOP

Acciones 1.

Compruebe la conexión a la entrada Wago™ de 0-20 mA que corresponda al mensaje de pérdida de señal, y el cableado asociado.

2.

Sustituya el módulo Wago™ afectado.

3.

Consulte a la fábrica.

s

7-15

7

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento Visualización del fallo

Tipo

Habilitación

Causas posibles y acciones correctivas Causa El software no ha podido establecer o mantener la comunicación con el sistema de E/S Wago™. El fallo se dispara cuando la falta de comunicación supera el valor de tiempo excedido. Acciones

™

Wago Communication Alarm

A

Fijo

7

1.

Verifique que el cable entre la tarjeta de la CPU y el módulo de alarma de comunicaciones Wago™ está correctamente conectado.

2.

Sustituya el módulo de alarma de comunicaciones Wago™.

3.

Sustituya la tarjeta de la CPU.

4.

Consulte a la fábrica.

Causa El software no ha podido establecer o mantener la comunicación con el sistema de E/S Wago™. La alarma se dispara cuando la falta de comunicación supera el valor de tiempo de espera. Acciones Wago™ Communication Fault

F

SOP

1.

Verifique que el cable entre la tarjeta de la CPU y el módulo de alarma de comunicaciones Wago™ está correctamente conectado.

2.

Sustituya el módulo de alarma de comunicaciones Wago™.

3.

Sustituya la tarjeta de la CPU.

4.

Consulte a la fábrica.

Causa El número de módulos Wago™ no es igual al ajustado en el menú. Wago™ configuration

7-16

F

Fijo

Acción 1.

Asegúrese de que en el menú está ajustado el número correcto de módulos Wago™.

2.

Compruebe los módulos Wago™.

s

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento Visualización del fallo

Tipo

Habilitación

Causas posibles y acciones correctivas

Relativos a las comunicaciones serie externas Causa La herramienta no se comunica con el variador. Tool communication

SOP

SOP

Acción Compruebe el cable de conexión del PC, los ajustes del BIOS de la CPU, y que la dirección TCP/IP coincide en la herramienta y en el variador. Causa

Keypad Communication

SOP

SOP

El variador no se comunica con el teclado. Acción 1.

Compruebe las conexiones y cables del teclado.

Causa El variador no se comunica con la red externa activa. Acciones Network 1 Communication

SOP

SOP

1.

Compruebe que todas las conexiones de red están bien fijadas.

2.

Verifique que la tarjeta 1 del UCS y la tarjeta de comunicaciones están adecuadamente asentadas.

3.

Si no encuentra el origen del problema sustituya la tarjeta 1 del UCS y, a continuación, la tarjeta de comunicaciones.

Causa El variador no se comunica con la red externa activa 2. Acciones Network 2 Communication

SOP

SOP

1.

Compruebe que todas las conexiones de red están bien fijadas.

2.

Verifique que la tarjeta 2 del UCS y la tarjeta de comunicaciones están adecuadamente asentadas.

3.

Si no encuentra el origen del problema sustituya la tarjeta 2 del UCS y, a continuación, la tarjeta de comunicaciones.

Relativos a la transferencia síncrona Causa Up Transfer Failed

A

SOP

Se ha excedido el tiempo desde la petición hasta que se ha completado la Transferencia síncrona a red. Acción Aumente el ajuste de menú, o ajústelo a cero para inhabilitar el tiempo excedido.

A1A19000404: Versión 1.2

s

7-17

7

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento Visualización del fallo

Tipo

Habilitación

Causas posibles y acciones correctivas Causa

Down Transfer Failed

A

SOP

Se ha excedido el tiempo desde la petición hasta la Transferencia síncrona a variador. Acción Aumente el ajuste de menú, o ajústelo a cero para inhabilitar el tiempo excedido. Causa

Phase Sequence

F/A

SOP

Los signos de la frecuencia de entrada y la frecuencia de funcionamiento son opuestos. Esto prohibirá la transferencia pero no es fatal para el funcionamiento normal. Este fallo necesita habilitarse a través de las marcas de programa del sistema para las operaciones de transferencia. Acción Intercambie un par de cables del motor y cambie el signo de la orden de velocidad si es necesario.

7

Fallos definidos por el usuario Causa

User Defined Fault (64)

F/A

SOP

Las marcas UserFault_1 a UserFault_64 en el programa del sistema se han ajustado al valor "true" (verdadero). Consulte el capítulo 8: Programación del sistema. Se pueden configurar como fallos o como alarmas y el mensaje se puede definir mediante SOP. Acción Consulte la sección acerca de fallos de usuario (sección 7.5).

Relativos a la refrigeración One Blower Not Avail

A

SOP

Consulte la descripción anterior de fallos de usuario y el programa del sistema.

All Blowers Not Avail

F/A

SOP

Consulte la descripción anterior de fallos de usuario y el programa del sistema.

Clogged Filters

F/A

SOP

Consulte la descripción anterior de fallos de usuario y el programa del sistema.

A

SOP

Consulte la descripción anterior de fallos de usuario y el programa del sistema.

F/A

SOP

Consulte la descripción anterior de fallos de usuario y el programa del sistema.

A

SOP

Consulte la descripción anterior de fallos de usuario y el programa del sistema.

One Pump Not Available Both Pumps Not Available Coolant Cond > 3 uS

7-18

s

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento Visualización del fallo

Tipo

Habilitación

Coolant Cond > 5 uS

F/A

SOP

Consulte la descripción anterior de fallos de usuario y el programa del sistema.

Coolant Inlet Temp > 60° C

F/A

SOP

Consulte la descripción anterior de fallos de usuario y el programa del sistema.

Coolant Inlet Temp < 22° C

F/A

SOP

Consulte la descripción anterior de fallos de usuario y el programa del sistema.

Cell Water Temp High

F/A

SOP

Consulte la descripción anterior de fallos de usuario y el programa del sistema.

Coolant Tank Level < 30 inches

A

SOP

Consulte la descripción anterior de fallos de usuario y el programa del sistema.

Coolant Tank Level < 20 inches

F/A

SOP

Consulte la descripción anterior de fallos de usuario y el programa del sistema.

Low Coolant Flow < 60%

A

SOP

Consulte la descripción anterior de fallos de usuario y el programa del sistema.

Low Coolant Flow < 20%

F/A

SOP

Consulte la descripción anterior de fallos de usuario y el programa del sistema.

Loss One HEX Fan

A

SOP

Consulte la descripción anterior de fallos de usuario y el programa del sistema.

Loss All HEX Fans

F/A

SOP

Consulte la descripción anterior de fallos de usuario y el programa del sistema.

A

SOP

Consulte la descripción anterior de fallos de usuario y el programa del sistema.

All HEX Fans On

Causas posibles y acciones correctivas

7

Relativos a la temperatura del transformador de entrada Xformer OT Alarm

A

SOP

Consulte la descripción anterior de fallos de usuario y el programa del sistema.

Xformer OT Trip Alarm

A

SOP

Consulte la descripción anterior de fallos de usuario y el programa del sistema.

F/A

SOP

Consulte la descripción anterior de fallos de usuario y el programa del sistema.

A

SOP

Consulte la descripción anterior de fallos de usuario y el programa del sistema.

Xformer OT Fault Xfrm Cool OT Trip Alarm

Relativos a la temperatura de la reactancia de entrada Causa Programable mediante el programa del sistema. Reactor OT Alarm

A

SOP

Acción Compruebe que la forma de onda de la corriente de salida sea senoidal.

A1A19000404: Versión 1.2

s

7-19

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento Visualización del fallo

Tipo

Habilitación

Causas posibles y acciones correctivas Causa Programable mediante el programa del sistema.

Reactor OT Trip Alarm

A

SOP

Acción Compruebe que la forma de onda de la corriente de salida sea senoidal. Causa Programable mediante el programa del sistema.

Reactor OT Fault

F/A

SOP

Acción Compruebe que la forma de onda de la corriente de salida sea senoidal.

Relativos al bypass de celdas Causa

7

El sistema de control maestro no se comunica con el panel de bypass de MT. Acción Cell Bypass Com Fail

F

Fijo

1.

Verifique que la conexión de fibra óptica entre la tarjeta moduladora y el panel de bypass de MT está intacta.

2.

Sustituya la tarjeta moduladora.

3.

Sustituya el panel de bypass de MT.

Causa El control maestro ha emitido una orden de bypass de una celda pero el panel de bypass de MT no ha respondido de vuelta. Cell Bypass Acknowledge

F

Fijo

Acción 1.

Verifique que el contactor de bypass funciona correctamente.

2.

Compruebe el cableado entre el panel de bypass de MT y el contactor.

3.

Sustituya el panel de bypass de MT o el contactor.

Causa Cell Bypass Link

F

Fijo

El sistema de control maestro no se comunica con el panel de bypass de MT. Acción Consulte "Cell Bypass COM Fail" más arriba.

7-20

s

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento Visualización del fallo

Tipo

Habilitación

Causas posibles y acciones correctivas Causa

Cell Bypass COM Alarm

A

Fijo

El sistema de control maestro no se comunica con el panel de bypass de MT, pero el sistema de bypass no se está usando. Acción Consulte "Cell Bypass COM Fail" más arriba. Causa

Cell Bypass Link Alarm

A

Fijo

La tarjeta moduladora no se comunica con el panel de bypass de MT, pero el sistema de bypass no se está usando. Acción Consulte "Cell Bypass COM Fail" más arriba. Causa

Cell Bypass Fault

F

Fijo

La celda no se ha puesto en bypass al enviarle la orden al efecto.

7

Acción Consulte "Cell Bypass COM Fail" más arriba. Causa xx Bypass Verify Failed xx = celda en fallo

F

Fijo

Fallo de verificación de cierre de contactor de bypass. Acción Compruebe el sistema de bypass. Causa

xx Bypass Ack Failed xx = celda en fallo

F

Fijo

Fallo de respuesta de cierre de contactor de bypass. Acción Compruebe el sistema de bypass. Causa

xx Bypass Avail Warning xx = celda en fallo

A

Fijo

Alarma de disponibilidad de bypass en celda. Sólo si no se está usando el bypass. Acción Compruebe el sistema de bypass.

A1A19000404: Versión 1.2

s

7-21

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento Visualización del fallo

Tipo

Habilitación

Causas posibles y acciones correctivas

Relativos a las celdas Causa El software ha detectado una diferencia entre el número de celdas detectadas y el del menú Installed cells/phase (Celdas instaladas/fase) (2530). Acción Cell Count Mismatch

F

Fijo

7

1.

Verifique que el valor del menú Installed cells/phase (Celdas instaladas/fase) (2530) concuerda con el número real de celdas del sistema.

2.

Verifique que todas las conexiones de cables de fibra óptica son correctas.

3.

Sustituya la tarjeta moduladora.

4.

Sustituya las tarjetas de fibra óptica.

Causa

Cell DC Bus Low

Back EMF Timeout

7-22

A

F

Fijo

Fijo

El embarrado de DC de celda está a un nivel inferior al de alarma. Lo ajusta la tarjeta de control de celda y se envía desde la celda como la marca /Vavail_ok. Acción 1.

Compruebe que no haya pérdida de fase ni subtensión en la red de entrada ni fusibles de entrada fundidos.

2.

Compruebe si la tarjeta de control de celda falla.

El software ha excedido el tiempo de espera para que decayera la tensión de la FCEM del motor a un nivel seguro para la prueba de dispositivos de celda.

s

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento .

7 VI VI VI A A B C G N

V V V V A M M M O G A B C N N

Cable plano de 15 pines a tarjeta moduladora

AI A G N

IIB IIC A IF IF IF A G A B C G N N

Cable plano de 50 pines a tarjeta A/D

IO A C G N

IM IM IM A A B C G N

Cable plano de 37 pines a tarjeta de acondicionamiento externa

Figura 7-1: Conexiones y puntos de prueba del panel de interfaz del sistema

7.4 Fallos y alarmas de celda Tras una indicación de fallo en una celda de potencia, la tarjeta de microprocesador registra las alarmas y los fallos de las celdas. Los fallos se pueden inspeccionar mediante la pantalla del teclado o se pueden cargar a un PC por el puerto serie. Todos los fallos/alarmas activos de celda se muestran en la pantalla del teclado. Utilice las teclas de flecha para desplazarse por la lista de fallos. La función Alarm/fault log upload (Carga de diario de incidencias/alarmas) (ID de parámetro 6230) en el menú Alarm/Fault Log (Diario de incidencias/alarmas) (6210) se puede usar para cargar el diario a un PC para analizarlo o para enviarlo al personal de planta o de Siemens adecuado. Todos los fallos de celda son generados por circuitería en la tarjeta de control de celda (CCB) de cada celda de potencia y se envían a la tarjeta de microprocesador a través de circuitos en la tarjeta moduladora digital. Utilice la tabla 7-4 como guía rápida para la resolución de problemas, a fin de localizar la causa de la condición de fallo. Esa

A1A19000404: Versión 1.2

s

7-23

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento tabla enumera fallos que pueden surgir en los variadores Perfect Harmony GENIII y de varios armarios a no ser que se indique otra cosa. La tarjeta de control de celda o CCB (véase la figura 7-2) que hay en todas las celdas de potencia inicia todos los fallos de celda.

Not Safe PL1-4 PL1-7 PL1-5 PL1-2 PL1-8 PL1-6 PL1-3 PL1-1 PL1

VAVAIL VT1 XMTR1 VAUX

V-

V+

PL1-12

+10VREF

+5V -15V +15V +24V

7

VDC

VT2

PL1-11 IC27

COM1

COM1

PL2

RCVR1 LNKON / Q1 / Q2 / Q3 / Q4 / BYP FLT

PL3

Figura 7-2: Conectores y componentes de diagnóstico de una tarjeta de control de celda modelo 430

Nota: • Las tarjetas de control de celda modelo 430 sólo se usan en las versiones de varios armarios de los variadores Perfect Harmony (no GENIII ni GENIII/e). Las tarjetas de control de celda de los variadores GENIII y GENIII/e utilizan una tarjeta modelo N15, diferente de la tarjeta ilustrada en la figura 7-2. • Si se pide una tarjeta de control de celda de reserva para un variador que contiene una tarjeta modelo 430, se expedirá una tarjeta modelo N15 con un mazo adaptador para realizar correctamente la conexión.

7-24

s

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento Tabla 7-4: Fallos de celda

Visualización del fallo

Tipo

Habilitación

Causas y acciones correctivas posibles Causa

Power Fuse Blown

F

Fijo

Uno o varios de los fusibles de potencia de entrada de una celda están abiertos. Acción Determine el motivo de la fusión del fusible y repárelo si es necesario, y sustituya el fusible. Causa

xx Over Temp Warning xx = celda en fallo

Temperatura de celda superior al límite de fallo (fijo). A

SOP

Acción Compruebe el estado del sistema de refrigeración. Compruebe las condiciones de carga del motor. Causa

Over Temperature

F

Fijo

Todas las celdas envían una señal PWM a la tarjeta moduladora. Esa señal representa la temperatura del disipador térmico. Acción 1.

Compruebe el estado del sistema de refrigeración.

2.

Consulte la sección 7.4.1.

Causa

Control Power

F

Fijo

Se ha detectado que una o varias de las alimentaciones locales (+24, +15, +5 ó -5 V DC) de una tarjeta de control de celda (véase la figura 7-2) no cumple las especificaciones. Acción Si esto ocurre, repare o sustituya la tarjeta de control de celda. Consulte la sección 7.4.1. Causa

IGBT OOS n (n = 1, 2, 3, 4)

F

Fijo

Todas las tarjetas de circuito de puerta integran circuitos que verifican que cada IGBT esté totalmente en conducción. Este fallo puede indicar un circuito de puerta defectuoso, un IGBT en corte o un fallo en la circuitería de detección, es decir señales lógicas bajas en el pin 7 de los optoacopladores IC12, IC22, IC32 ó IC42 de la tarjeta de circuito de puerta, generalmente a causa de un cortocircuito entre colector y emisor de Q1, Q2, Q3 ó Q4 en el puente de potencia de la celda. Acción Consulte la sección 7.4.1.

A1A19000404: Versión 1.2

s

7-25

7

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento

Cap Share

xx Link xx = celda en fallo

F

F

Fijo

Causa Un fallo de equilibrio de condensador indica habitualmente que la tensión compartida entre dos o tres condensadores de circuito intermedio de CC no se comparte equitativamente, es decir, que se ha detectado que la tensión en un condensador particular de una celda es superior a 425 V DC. Esto puede ser a causa de un cable o una resistencia de descarga abiertos, o un fallo en un condensador de circuito intermedio de CC (C1 ó C2). Acción Consulte la sección 7.4.1.

Fijo

Causa Fallo del enlace de comunicaciones de la celda. Acción 1. Compruebe el cable de fibra óptica. 2. Es posible que se deba reparar la celda.

Fijo

Causa Una celda ha detectado un error en las comunicaciones ópticas, es decir se detecta una señal lógica baja en el pin 13 de IC37. Generalmente se trata de un error de paridad provocado por ruido, pero también puede ser un error de tiempo excedido causado por un canal de comunicaciones defectuoso en la tarjeta de control de celda (véase la figura 7-2). Acción Consulte la sección 7.4.4.

Fijo

Causa Fusible de alimentación de control de celda fundido. Es un fallo bastante raro, puesto que la tarjeta de control de celda dispone de una alimentación doble. Acción Compruebe los fusibles de celda, sustitúyalos si es necesario.

Fijo

Causa El embarrado de DC de celda está a un nivel inferior al de alarma. Acción Compruebe que no haya pérdida de fase ni subtensión en la red de entrada ni fusibles de entrada fundidos.

7 Communication

xx Control Fuse Blown xx = celda en fallo

DC Bus Low Warning

7-26

F

F

A

s

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento

Cell DC Bus Low

DC Bus Over Volt

DC Bus Under Volt

A

F

F

Fijo

Causa El embarrado de DC de celda está a un nivel inferior al de alarma. Lo ajusta la tarjeta de control de celda y se envía desde la celda como la marca /Vavail_ok. Acción Compruebe que no haya pérdida de fase ni subtensión en la red de entrada ni fusibles de entrada fundidos.

Fijo

Causa Se ha detectado que la tensión del embarrado de una celda es superior a 800 V DC (para celdas de 460 V AC) ó 1200 V DC (para celdas de 690 V AC), es decir, la señal en el punto de prueba VDC es > 8,0 V DC. Normalmente la causa es un límite de regeneración demasiado alto o un ajuste incorrecto del variador. Acción Consulte la sección 7.4.3.

Fijo

Causa La tensión del embarrado de DC detectada en una celda es anormalmente baja, es decir, la señal en el punto de prueba VDC de la tarjeta de control de celda es < 3,5 V DC. Consulte . Si hay varias celdas con este síntoma, la causa suele ser una tensión baja en el primario del transformador principal T1. Acción 1. Compruebe la tensión de la red de entrada. 2. Compruebe si hay fallos en otras celdas.

Nota: En las tablas anteriores se muestran las designaciones de clases de fallo entre paréntesis y se explican en la figura 7-2.

A1A19000404: Versión 1.2

s

7-27

7

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento Los fallos de celda siguientes sólo se presentarán durante el modo de diagnóstico de celda, inmediatamente tras la inicialización o el reset. Se excitan secuencialmente todos los IGBT de cada celda y se comprueba su funcionamiento correcto, es decir, bloqueo/conducción. Consulte la tabla 7-5. Tabla 7-5: Fallos de diagnóstico de celda

Visualización del fallo

Tipo

Habilitación

Causas y acciones correctivas posibles Causa

Blocking Qn (n = 1, 2, 3, 4)

F

Fijo

Durante el modo de diagnóstico de celda, el Perfect Harmony mide la tensión colector-emisor de cada IGBT con la puerta no excitada. Se informa de un fallo de bloqueo si se detecta una tensión insuficiente, es decir, las tensiones en los puntos de prueba VT1 y VT2 de la tarjeta de control de celda (véase la figura ) son < ±0,5 V DC con los transistores de potencia Q1-Q4 en conducción. Esto puede indicar un IGBT dañado o una avería en la tarjeta del circuito de puerta o en la tarjeta de control de celda. Acción

7

Consulte la sección 7.4.1. Causa

Switching Qn (n = 1, 2, 3, 4)

F

Fijo

Durante el modo de diagnóstico de celda, el Perfect Harmony activa los IGBT uno a uno y verifica la disminución de la tensión colector-emisor. Se informa de un fallo de conmutación si hay tensión con la puerta excitada, es decir, las tensiones en los puntos de prueba VT1 y VT2 de la tarjeta de control de celda son > ±0,5 V DC con los transistores de potencia Q1-Q4 en conducción. Habitualmente este fallo es debido a una avería en la tarjeta del circuito de puerta, en un IGBT o en la tarjeta de control de celda. Acción Consulte la sección 7.4.1. Causa

xx Blocking Timeout xx = celda en fallo

Tiempo excedido en la prueba de bloqueo. F

Fijo

Acción Compruebe la celda, o que la FCEM no sea demasiado alta Causa

xx Switching Timeout xx = celda en fallo

Tiempo excedido en la prueba de conmutación. F

Fijo

Acción Compruebe la celda, o que la FCEM no sea demasiado alta

Nota: En las tablas anteriores se muestran las designaciones de clases de fallo entre paréntesis y se explican en la figura 7-2.

7-28

s

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento . Potencia de salida

A panel de bypass T2’

T1’

Contactor de bypass opcional

T1

T2 Q3

Q4

Cable plano

F10

Q1

PL1

Q2

7

PL2 Conexión por fibra óptica

Circuito de puerta IGBT Tarjeta de control de celda

S2 TAS2B

TAS2A

C1

PL1

C2

3 12

DDC

11

DDB

2 10

DDA

8

1

F12 F11

4

F13 F3 7

Potencia de entrada de T1

6

F2

5

F1

Figura 7-3: Celda de potencia típica con bypass mecánico opcional

A1A19000404: Versión 1.2

s

7-29

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento .

7

Fusibles montados externamente en las celdas GENIII/e

Figura 7-4: Esquema de una celda de potencia típica (diseño GENIII)

7-30

s

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento 9 celdas

12 celdas

15 celdas

18 celdas

Celda A1

Celda A2

Celda A3

Celda A4

Celda A5

Celda A6

Celda B1

Celda B2

Celda B3

Celda B4

Celda B5

Celda B6

Celda C1

Celda C2

Celda C3

Celda C4

Celda C5

Celda C6

Próxima expansión

A1

B1

C1

A2

B2

C2

A3 B3 C3

A4 B4 C4

A5

B5 C5

Tarjeta de interfaz de fibra óptica

A6 B6 C6 Tarjeta de interfaz de fibra óptica

Tarjetas de interfaz de fibra óptica en el chasis del control

Figura 7-5: Esquema de conexiones de las tarjetas de interfaz de fibra óptica típicas

7.4.1

7

Resolución de problemas por fallos generales de celdas y circuitería de potencia

Los tipos de fallos tratados en esta sección son los siguientes: •

Fallos de fusibles de AC fundidos

•

Fallos de alimentación del control

•

Fallos de dispositivo fuera de saturación (OOS)

•

Fallos de equilibrado de condensadores

•

Fallos de bypass

•

Fallos de subtensión V DC

•

Fallos de bloqueo

•

Fallos de conmutación

7.4.2

Resolución de problemas por fallos de sobretemperatura de celda

Refrigeración por agua Los fallos de sobretemperatura de celda suelen ser debidos a problemas en el sistema de refrigeración. Siga estos pasos para la resolución de problemas con este tipo de fallo: 1.

Compruebe que en el sistema de refrigeración haya los caudales y temperaturas apropiados.

2.

Inspeccione los caminos de refrigeración de celda en busca de mangueras retorcidas o fugas importantes.

3.

Asegúrese de que todas las válvulas de colector de armario de celdas estén totalmente abiertas.

A1A19000404: Versión 1.2

s

7-31

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento 7.4.3

Resolución de problemas por fallos de sobretensión

Este fallo suele ser debido a un variador configurado inadecuadamente o mal ajustado. Siga estos pasos para la resolución de problemas con este tipo de fallo: 1.

Asegúrese de que los valores de la placa de características del variador y del motor coinciden con los parámetros de los menús Motor Parameter (Parámetro de motor) (1000) y Drive Parameter (Parámetro de variador) (2000).

2.

Reduzca los parámetros de límite de par regenerativo (1200, 1220, 1240) en el menú Limits (Límites) (1120).

3.

Reduzca los parámetros Flux Regulator Proportional Gain (Ganancia proporcional del regulador de flujo) (3110) y Flux Regulator Integral Gain (Ganancia integral del regulador de flujo) (3120) en el menú Flux Control (Control del flujo) (3100).

4.

Si el fallo aparece en modo de bypass, aumente el parámetro Energy Saver Min Flux (Flujo mínimo economizador) (3170) en el menú Flux Control (Control del flujo) (3100) al 50% como mínimo.

5.

Si las señales medidas en la sección anterior parecen correctas, cambie la tarjeta moduladora.

7.4.4

7

Resolución de problemas por fallos de enlaces y comunicaciones de celda

Los fallos de este tipo pueden deberse a fallos eléctricos bien en la tarjeta moduladora digital, bien en la tarjeta de control de celda (véase la figura 7-2). 1. 7.4.5

Si la indicación de fallo persiste una vez sustituida la tarjeta moduladora digital, llame a la fábrica. Resumen de los indicadores de estado de los paneles de bypass mecánico de MT

El panel de bypass mecánico de MT incorpora 3 LED que muestran el estado completo del panel de MT. Los LED se resumen en la tabla siguiente. Tabla 7-6: LED de estado del panel de bypass mecánico de MT

Función del LED

Color

Descripción

CommOK

Verde

Indica un enlace de comunicaciones activo establecido con la tarjeta moduladora.

Fault

Rojo

Indica que hay un fallo de bypass activo

PwrOK

Verde

Este LED está controlado por hardware e indica que las alimentaciones de 5 / 15 V DC están dentro de tolerancia.

7.5 Fallos de usuario ¡ATENCIÓN! Los fallos y alarmas de usuario están estrechamente relacionados con la configuración del programa del sistema. Consulte el capítulo 8: Programación del sistema para obtener más información. Los fallos de usuario se producen debido a condiciones definidas en el programa del sistema. Los fallos de usuario se muestran en el teclado con el formato user defined fault #n (fallo definido por el usuario nº n), con n entre 1 y 64. Los fallos también se pueden mostrar mediante cadenas de texto definidas por el usuario. La mayoría de fallos definidos por el usuario se escriben como respuesta a varias señales desde la E/S Wago™, como los módulos de entradas analógicas (usando comparadores), así como los módulos de entradas digitales. Para definir específicamente el origen del fallo se necesita una copia del programa del sistema. En el programa de ejemplo del capítulo 8: Programación del sistema, la marca UserFault_1 se usa para mostrar un evento de fallo de ventilador. Nótese que el puntero a cadena UserText1 se utiliza para mostrar el mensaje de fallo específico. Si no se usa el puntero a cadena, el fallo mostrado sería "user defined fault #1" (fallo nº 1 definido por el usuario).

7-32

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A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento

7.6 Condiciones de salida inesperadas En algunos casos el VF Perfect Harmony puede volver a condiciones de funcionamiento que limiten la corriente de salida, la velocidad de salida o la tensión de salida, pero sin mostrar ningún síntoma de fallo aparente. Las causas más habituales de esas condiciones se describen en las subsecciones siguientes. Las pantallas de modo mostradas en la tabla 7-7 se pueden usar a veces para buscar la causa de la limitación de la salida. En la primera columna de las tablas aparecen los mensajes abreviados que se muestran en la pantalla del variador. En la segunda columna figuran las de los mensajes visualizados. En la tercera columna se describen los modos de funcionamiento. En las subsecciones siguientes se muestran descripciones adicionales de situaciones de limitación posibles y consejos para resolver los problemas. Tabla 7-7: Resumen de las pantallas de modos de funcionamiento

Abreviatura

Descripción

CR3

CR3 Relay

El relé CR3 no está excitado. El variador está inhibido (cr2_picked no es "true"(verdadero))

Rgen

Regeneration

El VF está reduciendo la velocidad de salida a causa de un cambio en la orden de velocidad.

Rlbk

Rollback

El VF está intentando limitar la velocidad de salida debido a limitaciones de salida de par.

Off

Off

Indica que el VF está en el estado inactivo 'A'.

Hand

Modo de funcionamiento normal cuando el variador está accionando el motor. Normalmente indica que el funcionamiento está controlado desde el armario delantero.

Hand

7.6.1

Mensaje

7

Límite de velocidad de salida

Si la pantalla de modo muestra RLBK (modo Reducción), entonces el VF Perfect Harmony está intentando reducir la velocidad de salida debido a par en límite. Siga estos pasos para la resolución de problemas con este tipo de fallo: 1.

Compruebe los parámetros de límite de par (1190, 1210, 1230) en el menú Limits (Límites) (1120).

2.

Compruebe que todos los valores nominales de la placa de características del variador y del motor coinciden con los correspondientes parámetros de los menús Motor Parameter (Parámetro de motor) (1000) y Drive Parameter (Parámetro de variador) (2000).

Nota: Los repuestos están disponibles a través del Customer Service Center, teléfono (724) 339-9501.

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7-33

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento

7.7 Protección de entrada del variador En esta sección se describen los procedimientos que se usan para detectar condiciones anormales debidas a un fallo interno del variador a fin de protegerlo. Los fallos generados por los procedimientos se pueden usar, con los enclavamientos adecuados, a través de una salida de relé o comunicaciones serie para quitar la media tensión de la entrada del variador. 7.7.1

Protección de un ciclo (o detección de entrada de corriente reactiva excesiva)

El control NXG observa la corriente reactiva de entrada para determinar si ha aparecido un fallo físico en el secundario del transformador. Por ejemplo, un cortocircuito en uno de los devanados secundarios disminuirá el factor de potencia en el lado de alta tensión del transformador. En el procesador de control se implementa un modelo del transformador basado en el factor de potencia con carga nominal, de 0,95 usualmente. La corriente reactiva de entrada al variador se comprueba continuamente contra el valor predicho por el modelo. Se genera una alarma o disparo si la corriente reactiva real supera en más de un 10% la predicción. Esta verificación se omite durante los primeros 0,25 segundos tras el encendido de la media tensión para evitar que la corriente transitoria de conexión provoque disparos espurios. 7.7.2

7

Pérdidas excesivas en el variador

La protección contra pérdidas excesivas en el variador protege contra corrientes de defecto bajas. Las pérdidas en el variador se calculan como la diferencia entre las potencias de entrada y de salida medidas, y se comparan con las pérdidas de referencia. En los variadores refrigerados por aire, las pérdidas de referencia se fijan al 5,0% y al 7,0%, respectivamente. Cuando las pérdidas calculadas superan a las pérdidas de referencia, se emite un disparo del variador y esta condición se anuncia como una "Excessive Drive Loss Alarm" (Alarma de pérdidas excesivas en el variador). Además de esta respuesta, se pone a nivel bajo una salida digital en el System Operating Program (SOP). En la configuración por defecto del variador, esta salida se usa para abrir el seccionador de entrada. El límite fijo de referencia es lo suficientemente bajo como para detectar un fallo en un conjunto de devanados de transformador, pero lo suficientemente grande como para evitar disparos espurios. Cuando el variador no está suministrando energía al motor, las pérdidas en el sistema se producen básicamente en el transformador y el límite fijo se reduce para aumentar la sensibilidad del procedimiento de protección. En anteriores versiones del software, hasta la 2.22, la protección generaba un disparo cuando las pérdidas calculadas superaban las pérdidas de referencia durante más de un segundo. En las versiones de software 2.30 ó superiores, se ha implementado una función de pérdidas de potencia inversa para protección contra pérdidas excesivas en el variador. El gráfico de la 7-6 muestra el tiempo de disparo en función de las pérdidas calculadas para variadores refrigerados por líquido y por aire. El gráfico contiene dos curvas, una que se usa cuando el variador está en el estado Inactivo (con MT aplicada, pero sin hacer funcionar el motor) y la segunda curva (tiempo de disparo levemente superior) se usa en el estado En Marcha.

7-34

s

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento

Variadores refrigerados por líquido

Variadores refrigerados por aire Excessiveexcesivas Pérdidas Drive LossenProtection el variador

Tiempo hasta disparo (s)

Tiempo hasta disparo (s)

Excessive Pérdidas Drive excesivas Loss Protection en el variador

Run State Estado En Marcha

Idle State Estado Inactivo

Run State Estado En Marcha

Idle State Estado Inactivo

Pérdidas en variador (%)

Pérdidas en variador (%)

Figura 7-6: Protección contra pérdidas excesivas en el variador

7.7.3

7

Sobretemperatura y pérdida de refrigeración del transformador

Se supervisan las temperaturas de todos los devanados secundarios mediante dos conjuntos de termostatos, normalmente cerrados, en serie. El primer conjunto abre cuando la temperatura supera los 65 °C y el segundo abre por encima de los 82 °C. La lógica de control lee, a través del WAGO™, dos salidas, una para cada conjunto. Se emite una Xfrm Temperature Alarm 1 (Alarma 1 temperatura trafo) cuando uno o varios de los termostatos de 65 °C se abren y una Xfrm Temperature Alarm 2 (Alarma 2 temperatura trafo) cuando se abren uno o varios de los termostatos de 82 °C. Cuando ambas condiciones están presentes durante 30 segundos, se genera un Xfrmr Over Temp Fault (Fallo sobretemp. trafo), que provoca el disparo del variador. El flujo de refrigerante por los variadores refrigerados por agua se supervisa mediante un caudalímetro de vórtice. El caudalímetro está conectado a una pantalla en la puerta de la sección de refrigerante, que visualiza, entre otros parámetros, el caudal y envía una señal de 4-20 mA al WAGO™. Un comparador por software supervisa la señal de 4-20 mA e interactúa con la lógica de control. La configuración por defecto estándar emite la alarma "Loss of Coolant Flow" (Pérdida caudal refrigerante) cuando el caudal detectado es inferior al 40% del nominal durante 7 segundos. El programa SOP se puede utilizar para disparar el interruptor automático de MT de entrada cuando se presentan las condiciones Xfrmr Temperature Alarm 1, Xfrmr Temperature Alarm 2 y Loss of Coolant Flow simultáneamente.

7.8 Comprobador portátil de celdas Harmony Siemens LD R puede suministrar los equipos necesarios para probar celdas in situ en las instalaciones del cliente. Básicamente, esta prueba es una repetición de la prueba de la celda realizada en fábrica antes de instalarla en el armario de celdas. Puesto que cada celda funciona independientemente dentro del sistema Perfect Harmony, es posible probar totalmente las prestaciones de cada celda y así verificar que el sistema de la celda funciona correctamente sin necesidad de aplicar realmente la tensión nominal al motor. Para probar celdas in situ se necesitan estos equipos: • • • • • •

Comprobador portátil de celdas Harmony (PCT) (Ref. 469939.00). PC compatible IBM (286 o superior con puerto Centronics y capacidad EGA). Fuente de tensión con autotransformador variable de 480 V AC, 30 A (STACO tipo 6020-3 o equivalente). Reactancia de carga (consulte la tabla 7-8). Voltímetro digital capaz de medir 500 V AC (Beckman 3030A o equivalente). Pinza amperimétrica (Beckman CT-232 o equivalente).

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7-35

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento Tabla 7-8: Información acerca de la reactancia de carga

Tamaño de celda

Ref. reactancia

NBH 70

161661.13

1 unidad con devanados en serie, L = 8 mH

NBH100

161661.13

1 unidad con devanados en serie, L = 8 mH

NBH 140

161661.13

1 unidad con devanados en serie, L = 8 mH

NBH 200

161661.13

1 unidad con devanado único, L = 4 mH

NBH 260

161661.13*

1 unidad con devanados en paralelo, L = 2 mH

3I

161661.13*

1 unidad con devanado único, L = 4 mH

360H

161661.13*

1 unidad con devanados en paralelo, L = 2 mH

4I (300H)

161661.13*

1 unidad con devanados en paralelo, L = 2 mH

4B

161661.13*

1 unidad con devanados en paralelo, L = 2 mH

5C

161661.13*

1 unidad con devanados en paralelo, L = 2 mH

5B

161661.13*

2 unidades en paralelo con devanados en serie, L = 1 mH

315H

161661.13*

1 unidad con devanados en paralelo, L = 2 mH

375H

161661.13*

1 unidad con devanados en paralelo, L = 2 mH

500H

161661.13*

2 unidades en paralelo con devanados en serie, L = 1 mH

660H

161661.13*

2 unidades en paralelo con devanados en serie, L = 1 mH

7

Configuración de la reactancia

* Necesita unos pequeños ventiladores de refrigeración no incluidos. El comprobador portátil de celdas (PCT) viene dotado de cables y del software necesarios para que el PCT se comunique con el puerto de comunicaciones ópticas de la celda y con el PC. Se accede a las pruebas individuales por menús y tienen funciones pasa y no pasa. Las reactancias de carga permiten que las celdas lleguen al total de la corriente nominal con un suministro mínimo desde la fuente de tensión variable. Los voltímetros y pinzas amperimétricas permiten evaluar las tensiones y corrientes de salida correctas de las celdas durante las pruebas. Para probar una celda instalada: 1.

2. 3. 4.

7-36

Si es posible corte la media tensión en el cuadro general. Asegúrese de que el interruptor automático de MT de entrada del variador esté abierto y bloquéelo. Seccione todos los contactores de salida del sistema y bloquéelos en abierto. Tome las demás medidas necesarias para liberar la llave de enclavamiento que permite acceso al armario de celdas. Mantenga el armario del transformador y el de entrada de energía cerrados y bloqueados. Asegúrese de que la bomba del sistema de refrigeración funciona. Seccione la celda que se ha de probar extrayendo las pletinas de puesta en serie de la salida, en T1 y T2. Desenchufe el cable de fibra óptica de la celda de la tarjeta de interfaz de fibra óptica y enchúfelo al PCT. Conecte el PCT al puerto paralelo de impresora del PC. Dé alimentación al comprobador portátil de celdas. Desconecte la entrada trifásica de la celda y conecte la salida trifásica de la fuente de tensión variable a la entrada de la celda. Conecte la entrada de la fuente de tensión variable al lado de carga del interruptor automático de control de 460 V AC (CB1).

s

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento 5.

Ejecute el programa 1CELL.EXE en el PC. En el menú Main (Principal) (5) seleccione 1. La prueba preliminar se ejecutará paso a paso según un procedimiento pasa/no pasa. Aquí se verifica que las comunicaciones funcionan y que los transistores bloquean (no cortocircuitados). ATENCIÓN. En este punto de la prueba se ha determinado la funcionalidad de los IGBT. Cuando se le pida que use una resistencia, el operador debe cancelar el programa siguiendo las instrucciones en pantalla.

6.

Apague la fuente de tensión variable. Conecte la reactancia de carga a las conexiones de salida T1 y T2 de la celda. Si la celda se hace funcionar fuera del armario, hará falta un suministro de agua separado.

7.

En el menú Main (Principal) [5] seleccione el menú 2 Burn-in Test (Prueba de envejecimiento). Asegúrese de que el potenciómetro del comprobador está totalmente girado en sentido antihorario. En el menú Burn-in Test (Prueba de envejecimiento), inicie el envejecimiento. En la parte inferior de la pantalla se indicará que la celda está funcionando. Los LED Q1-Q4 de la celda deberían lucir. Con esto se verifica que los cuatro transistores disparan. Conecte un amperímetro a T1 o a T2. Gire el potenciómetro del comprobador en sentido horario y vea que la corriente de salida aumenta. Siga hasta que la corriente de salida sea la nominal de la celda. Haga funcionar la celda durante 1 hora. Gire totalmente el potenciómetro del comprobador en sentido antihorario. Detenga la prueba de envejecimiento y salga al menú principal.

8.

Si surge un fallo mientras la celda está funcionando, el PC mostrará todos los fallos detectados.

9.

Instale la celda en el armario de celdas y vuelva a conectar todos los cables de potencia, mangueras y cables de fibra óptica.

7.9 Extracción de celdas de potencia PELIGRO: tensiones letales. Verifique que la tensión de entrada esté quitada y segura en esa posición y que el LED de embarrado de cada celda esté apagado. 1.

Desconecte la alimentación de entrada y de control al variador. Deje que el banco de condensadores de celda se descargue. Normalmente tarda de 5 a 10 minutos tras quitar la tensión de entrada.

2.

Cierre las válvulas BV4A, BV4B y 16A para aislar el líquido de refrigeración de la celda del resto del sistema. Desconecte el cable de fibra óptica en la celda.

3.

Con dos abrazaderas provisionales (Ref. Siemens 088145.00), estrangule las dos mangueras que van a la celda para minimizar los derrames al desconectar los acoples rápidos de las mangueras.

4.

Desconecte las dos líneas de líquido de refrigeración de la celda mediante los acoples rápidos. Esos conectores se desconectan empujando hacia adentro la parte del lado de la manguera y tirando, hacia la manguera, del anillo alrededor de la parte de la celda. Al moverse el anillo, se puede sacar la parte de la manguera del conector.

5.

Proteja los dos conectores de manguera abiertos y los dos conectores de celda abiertos para evitar que entre polvo o suciedad. Pueden usarse tapones o una lámina de plástico y cinta adhesiva. Véase la figura 7-7.

6.

Desconecte las conexiones de entrada trifásica extrayendo las pletinas bajo los fusibles de potencia de la celda, F11, F12 y F13 (mostrados en la figura 7-9). Desconecte las pletinas de salida a las celdas adyacentes.

7.

Coloque el dispositivo de levantamiento de celda (como una carretilla elevadora o la ref. de Siemens 163469.01) delante de la celda, con la horquilla alineada tanto horizontal como verticalmente con los raíles de montaje de la celda. Frene el dispositivo de levantamiento de celda en esa posición.

8.

Retire los ángulos de fijación de la celda de la parte delantera inferior de la celda (véase la figura 7-9). Haga rodar la celda a los raíles del dispositivo de levantamiento. Antes de moverlo, fije la celda. Véase la figura 7-8.

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7-37

7

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento .

Figura 7-7: Protección de un conector abierto de celda, con plástico y una brida de cables

7

Figura 7-8: Instalación/extracción de una celda con un dispositivo tipo horquilla elevadora

7-38

s

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento

Salida refrigerante de celda hacia la siguiente

Entrada refrigerante celda

Salida de celda T2

Salida de celda T1

Fusibles potencia (3)

F11

F12

7

F13

Lengüetas de conexión de entrada Conectores de celdas

Ángulo de fijación

Ángulo de fijación aún no instalado

Figura 7-9: Vista frontal de una celda en el armario

ATENCIÓN. Al poner en servicio celdas de potencia que hayan estado almacenadas durante más de dos (2) años sin que se les aplicara la tensión de entrada nominal, se aconseja realizar el siguiente procedimiento para acondicionar el banco de condensadores electrolíticos de la celda: siga el procedimiento de la sección 7.8 y aplique la tensión nominal mediante la fuente de tensión variable de 690 V AC durante un mínimo de una hora antes de instalar la celda en el armario de celdas.

7.10 Inspección semestral 1. 2. 3. 4.

Compruebe el funcionamiento de los ventiladores de la parte superior trasera del armario de celdas. Límpielos o sustitúyalos según sea necesario. Inspeccione el sistema de refrigeración en busca de fugas. Repare o sustituya componentes según sea necesario. Retoque la pintura, según sea necesario, en cualquier parte oxidada o expuesta. Compruebe que la concentración de glicol en el refrigerante sea la adecuada. Consulte la tabla 9-4 de la sección 9.12 de este manual. Nota: Se recomienda una concentración mínima del 5% en peso para controlar el crecimiento bacteriano.

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7-39

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Resolución de problemas y mantenimiento

7.11 Sustitución de piezas La sustitución de piezas es posiblemente el mejor método para resolver problemas cuando se dispone de repuestos. Utilice las directivas de resolución de problemas indicadas en este capítulo al buscar un subconjunto fallido. Cuando se deba sustituir cualquier subconjunto, compruebe siempre que la referencia de la nueva unidad concuerda con la de la antigua (incluida el número de revisión). •

La mejor forma de solucionar fallos debidos a circuitos impresos concretos dentro del armario de control es sustituir el circuito completo.

•

La mejor forma de solucionar fallos debidos a celdas de potencia concretas es sustituir la celda completa. Nota: Para obtener las listas de repuestos de variadores personalizados, consulte el paquete de documentación personalizado entregado junto al variador, o llame al departamento de atención al cliente de Siemens LD R, tel. +1 (724) 339-9501. Cuando llame para solicitar información sobre repuestos, se ruega que tenga a mano su número de pedido.

ATENCIÓN. La eliminación de todo componente fallido (como batería de CPU, condensadores, etc.) se debe realizar de acuerdo con los requisitos y códigos locales.

7 ∇ ∇ ∇

7-40

s

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Programación del sistema

CAPÍTULO

8

Programación del sistema

8.1 Introducción Los variadores digitales de la serie Siemens ID contiene funciones lógicas programables personalizadas que definen muchas de las características y capacidades de los variadores. Estas funciones lógicas se combinan para formar un programa del sistema (SOP) que se puede editar tanto en fábrica como en campo. Algunos ejemplos de funciones lógicas son la lógica de control de arranque y parada, la lógica de control de entrada y salida (p. ej. anunciadores, enclavamientos, etc.), la coordinación entre variador y maquinaria, etc. El programa del sistema se almacena en el disco Flash del variador. Al encenderse el equipo, el software de tiempo de ejecución del variador lo ejecuta continuamente de forma repetitiva, haciendo que se ejecuten las instrucciones lógicas previstas. Para tener una comprensión total del funcionamiento del programa del sistema, es necesario observar cómo están estructurados los datos, cómo los combina el compilador y cómo los evalúa el software del variador, así como cuestiones de temporización. Para empezar, es necesario entender la terminología del programa del sistema.

8.2 Terminología del programa del sistema Para comprender los programas del sistema, es útil comprender el proceso mediante el cual estos programas se crean, se editan, se traducen y se transfieren al variador. En relación con estos procesos se utilizan ciertos términos que se resumen en la tabla 8-1.

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8-1

8

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Programación del sistema Tabla 8-1: Terminología del programa del sistema

Nombre

8

Función

PC

Todos los programas de software (el editor de texto ASCII, el programa compilador, el programa descompilador, el paquete de software de comunicaciones, etc.) se encuentran en el PC. El PC también se utiliza para enviar/recibir el programa del sistema compilado (el archivo hex) de/hacia el variador (a través del cable de comunicaciones).

Archivo de fuente

El archivo de fuente es un archivo de texto ASCII que contiene instrucciones y operadores booleanos sencillos. Se trata de la versión "humana" del programa del sistema. El archivo de fuente se edita en un PC mediante cualquier editor estándar de texto ASCII. Este archivo se utiliza como entrada para el programa compilador y no es legible para el variador. El archivo de fuente utiliza la extensión de archivo SOP.

Archivo hex

El archivo hex es una versión compilada del archivo de fuente (en un formato Intel hex). Se trata de la versión "máquina" del programa del sistema. El archivo hex es el resultado (o salida) del proceso de compilación. Este archivo es la versión compilada del archivo de fuente del programa del sistema que el variador utiliza. Se envía desde el PC al variador a través del cable de comunicaciones utilizando un software de comunicaciones que se encuentra en el PC, además de funciones de software que se eligen desde los menús del variador. El archivo hex no es legible para el usuario. Debe realizarse una compilación inversa para que el usuario pueda visualizarlo.

Editor de texto ASCII

El editor de texto ASCII es un programa de software que se utiliza en el PC para editar el archivo de fuente del programa del sistema.

Programa compilador

El programa compilador es un programa de software off-line (es decir, independiente del variador) que reside y se ejecuta en un PC compatible con IBM. Se utiliza para traducir el archivo de fuente de texto ASCII (.SOP) a la versión hex del archivo del programa del sistema (.HEX). Este programa lee el archivo de fuente de entrada (.SOP), valida la sintáctica y la semántica de las instrucciones, genera funciones lógicas primitivas que implementan las instrucciones lógicas de alto nivel y almacena esta información en un archivo de salida con formato Intel hex. El archivo HEX resultante puede descargarse al variador. En la versión 2.4 del software del variador, el archivo de fuente se añade al archivo hex para que el descompilador lo recupere.

Programa descompilador

El programa descompilador hace lo contrario que el programa compilador. Toma un archivo hex compilado (con extensión .HEX) y produce un archivo de salida de texto ASCII (con extensión .DIS [del inglés disassembly, desensamblado]), legible para el usuario con cualquier editor de texto estándar. Este programa resulta de utilidad si el archivo de fuente original se pierde, se daña o no está disponible. Tenga en cuenta que cualquier comentario en el archivo de fuente original no aparecerá en la compilación inversa, pues el programa compilador los ignora al crear el archivo hex. Consulte la sección 8.12 sobre archivos hex y de fuente combinados. En la versión 2.4 del software del variador, si el archivo de fuente se ha añadido al archivo hex, la compilación inversa lo recuperará con los comentarios incluidos.

Software de comunicaciones

El software de comunicaciones se utiliza para enviar la versión compilada del programa del sistema desde el PC al variador. El software de comunicaciones debe configurarse para que la comunicación se efectúe adecuadamente (es decir, la velocidad de transferencia, el número de bits de datos, el número de bits de parada y los ajustes de paridad). Siemens recomienda el uso del programa SOP Utilities de Siemens LD A (requiere Windows 95™ o superior); sin embargo, también es aceptable un programa adecuado de comunicaciones serie de terceros, siempre que se haya diseñado para la plataforma en la que se ejecuta. No se recomienda ejecutar programas basados en DOS desde Windows 95™ o superior.

Cable de comunicaciones

Se trata de un cable de comunicaciones serie a través del cual se transmiten datos (p. ej., el programa del sistema) entre el variador y el PC. Las especificaciones concretas de este cable varían en función del variador utilizado y del tipo de conector disponible en el puerto de comunicaciones serie del PC.

s 8-2

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Programación del sistema Nombre Variador

Función Se trata de un variador de motor de la serie Siemens ID. Contiene un programa del sistema que se almacena en una parte no volátil de la memoria del variador, que lo ejecuta continuamente de forma repetitiva, haciendo que se ejecuten las instrucciones lógicas previstas. Dentro de su estructura de menús, el variador contiene funciones de software que se utilizan para permitir la carga y descarga entre el variador y el PC. Los ajustes de los parámetros de comunicación en el variador deben coincidir con los ajustes en el software de comunicaciones del PC para una correcta comunicación durante las transferencias de programas del sistema.

Nota: El formato Intel hex es una representación ASCII de datos binarios. El archivo hex mencionado en la tabla anterior utiliza varios tipos de registro para establecer la ubicación de las descargas y para detectar errores.

8.3 Descripción general del proceso de compilación Para resultar práctica, la "lógica" representada por el programa del sistema debe ser comprendida tanto por el usuario como por la máquina. Para que el programa del sistema sea un mecanismo efectivo que permita a los operadores humanos definir (e incluso cambiar) las funciones lógicas del variador (especialmente en el campo), la representación de las funciones lógicas en el programa del sistema debe resultar fácil de comprender para dicho operador. Sin embargo, las funciones lógicas definidas deben ser interpretadas por el propio variador en último término. En los variadores de la serie ID, se utiliza un compilador para convertir instrucciones lógicas comprensibles para el usuario (en inglés) en un formato representativo ASCII descargable de datos binarios que el variador ejecuta (interpreta), lo cual aumenta su flexibilidad de configuración y su integración en el sistema. Las instrucciones lógicas se pueden escribir directamente desde una representación lógica en escalera de la lógica del sistema. Se recomienda trabajar con la lógica de esa forma antes de pasarla a instrucciones lógicas en texto. El proceso de compilación se lleva a cabo off-line en un PC. El término off-line significa que el proceso es independiente del variador y no requiere una conexión física o eléctrica con el PC. La principal ventaja de la edición off-line es que el código fuente del programa del sistema se puede modificar en cualquier lugar (no sólo junto al variador), utilizando cualquier editor de texto ASCII estándar en un PC compatible con IBM. Con el software del compilador del programa del sistema instalado en el PC, el código fuente puede compilarse incluso de forma remota para pasarlo a su formato hex comprensible para la máquina. Entonces sólo falta establecer una conexión serie entre el PC y el variador y descargar el archivo hex en la parte no volátil de la RAM del variador. El software de tiempo de ejecución del variador ejecuta entonces las instrucciones lógicas del programa del sistema de forma secuencial y repetitiva, con lo que el variador funciona de la forma prevista. Tras la descarga en la RAM volátil del variador, el programa se almacena de forma permanente en el disco flash. El compilador lee el archivo de fuente de entrada, valida la sintaxis y la semántica de las instrucciones, genera funciones lógicas primitivas y almacena esta información en un archivo de salida con formato Intel hex. Véase la figura 8-1.

Nota: •

•

Tras la creación y compilación off-line, el programa del sistema (en formato de archivo hex) puede descargarse al variador de la serie ID. El proceso de descarga requiere un PC, un cable de comunicaciones (apropiado para el PC y para el variador) y (1) un software de comunicaciones adecuadamente configurado en el PC, o bien (2) el componente de carga/descarga del software SOP Utilities de Siemens LD A (requiere Windows 95™ o Windows NT™). En este contexto, el término "operador" hace referencia a la persona que se encarga de personalizar el programa del sistema, y no necesariamente a cualquier usuario del variador.

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s

8-3

8

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Programación del sistema

Archivo de texto ASCII

Archivo directorio símbolos

Archivo de texto ASCII

Archivo fuente entrada

Archivo Intel hex

Compilador programa sistema

Archivo ASCII salida

Figura 8-1: Diagrama de bloques del proceso de compilación

Nota: • Al programar, es una buena costumbre guardar una copia electrónica del archivo SOP original antes de realizar cualquier modificación. De este modo tendrá oportunidad de volver a consultar el SOP original si alguna vez tuviera necesidad. • Debe existir una copia del archivo de directorio de símbolos (p. ej., DRCTRY.NGN) dentro del mismo directorio que el compilador y el descompilador, o bien en una ruta predeterminada del PC.

8

8.4 Herramientas de software Siemens ofrece un programa basado en Windows™ que contiene un compilador, un descompilador y una utilidad de carga/descarga integrados. Este programa es compatible con Windows 95™ y Windows NT™ (y versiones posteriores). También hay versiones DOS del compilador y el descompilador disponibles para versiones anteriores de Windows. Para obtener información adicional, póngase en contacto con el Customer Service Center de Siemens LD A en el teléfono +1 (724) 339-9501.

8.5 Archivo de fuente de entrada El archivo de fuente de entrada es la versión de texto ASCII del programa del sistema que el usuario edita. La edición puede llevarse a caso mediante cualquier editor estándar de texto ASCII en un PC IBM (o compatible). El archivo puede contener tanto instrucciones lógicas como comentarios explicativos para proporcionar asistencia a la hora de documentar el contenido y la finalidad de las instrucciones lógicas. A excepción de las sencillas asignaciones lógicas true (verdadero) y false (falso), el orden de las instrucciones en el archivo de fuente es el mismo en el que se ejecutarán en el software de tiempo de ejecución del variador. Nota: En el caso de las asignaciones lógicas en las que el estado en el código fuente es un simple "true" o "false", la asignación se hace una única vez al inicializar el software en el tiempo de ejecución. Las asignaciones "false" son opcionales, pues el estado por defecto de todas las marcas del sistema es "false" (falso). El flujo de ejecución del software de tiempo de ejecución es el siguiente: 1. 2. 3. 4.

Se realizan evaluaciones con el comparador y se actualizan las marcas de sistema resultantes. Se barren las marcas de entrada y se registran sus estados actuales. Se ejecutan las ecuaciones lógicas tomando como base los estados de entrada registrados. Se obtiene como salida el resultado de las instrucciones lógicas.

Al final de esta sección se ilustra un ejemplo de archivo de fuente de entrada. Pese a que este ejemplo de archivo de fuente puede parecer muy complicado, sólo contiene dos tipos de instrucciones básicos: • •

Líneas de código fuente Líneas de comentario

s 8-4

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Programación del sistema Las líneas de comentario se distinguen por un punto y coma (;) seguido de un texto descriptivo para el resto de la línea. Todas las líneas que comienzan con texto en lugar de un punto y coma son líneas de código fuente del programa. Las líneas de código fuente del programa pueden continuarse en otras líneas y finalmente terminan con un punto y coma. Las líneas de comentario proporcionan al lector información adicional. Esta información incluye el nombre del programa, la fecha en que se escribió, el nombre del autor, un historial de ediciones, etc. Los comentarios también pueden colocarse estratégicamente a lo largo del código para separar las líneas de código fuente en grupos lógicos y mejorar así la legibilidad. Además, las líneas de comentario se pueden utilizar para explicar la funcionalidad de instrucciones de programa complicadas. Al programar, es una buena costumbre utilizar comentarios para documentar exhaustivamente el código fuente, especialmente si va a haber más de una persona que lo edite o revise. No obstante, tenga en cuenta que los comentarios deben añadir información útil al código fuente (p. ej., hacer el código más legible, describir la finalidad de una instrucción lógica en particular, definir el objetivo de un segmento del programa, etc.) y no limitarse a reafirmar lo evidente. Nota: • El compilador del programa del sistema ignora todas las líneas de comentario del código fuente. Sólo las instrucciones del programa (con la omisión de cualquier comentario opcional añadido) se compilan para formar el programa del sistema en binario (formato hex) que se descarga al variador. Por este motivo, el proceso de compilación inversa del programa del sistema proporciona código fuente sin comentarios. Para obtener más información sobre el proceso de compilación inversa, consulte la sección 8.11. • El texto de comentario se puede incluir en las líneas de código fuente si aparece después de la instrucción del programa (es decir, después del terminador de instrucción [;]). Nunca integre un comentario dentro de una instrucción del programa. Por ejemplo, consulte el ejemplo de archivo fuente de entrada siguiente. Las líneas de código fuente contienen instrucciones lógicas que definen las entradas y salidas, la lógica de control y las operaciones del variador. Las instrucciones lógicas contienen instrucciones, marcas y operadores que deben seguir unas reglas ortográficas y sintácticas muy precisas para que el compilador pueda interpretarlas correctamente. Un ejemplo de regla sintáctica de este tipo es el hecho de que todas las instrucciones dentro de un programa del sistema terminan con un carácter de punto y coma. Sin embargo, las instrucciones del programa pueden continuar en varias líneas para mejorar la legibilidad. Las reglas sintácticas para todos los componentes del código fuente se discuten posteriormente en este capítulo. Nota: • La longitud de cada línea individual de código de fuente no debe superar los 132 caracteres. • El nombre y la etiqueta de fecha/hora del archivo fuente del programa del sistema pueden abrirse y visualizarse en la pantalla del teclado mediante la función Display System Program Name (Visualización del nombre del programa del sistema). Esto puede ser de utilidad para determinar el programa del sistema concreto que se está ejecutando en el variador. 8.5.1

Identificación del tipo de sistema

Puesto que el compilador y el descompilador son compatibles con varios productos finales diferentes, el compilador necesita saber cuál es el sistema de destino, para así poder generar el código adecuado para dicho sistema. Existen dos métodos útiles para informar al compilador sobre el destino: •

Usar el comando de identificación #tipo_sistema; en la línea 1 (recomendado).

•

Especificar el tipo de sistema al invocar el compilador (sólo versión DOS).

Método 1: el primer método consiste en incluir el comando de identificación del tipo de sistema como primera línea del archivo SOP del programa del sistema. La sintaxis de este comando es la siguiente: #tipo_sistema; (comienza con "#" en la columna 1, termina con ";") La instrucción debe encontrarse en la primera línea del archivo, el carácter "#" debe aparecer en la columna 1, y la línea del programa debe terminar con un punto y coma. Para variadores Perfect Harmony, el formato adecuado para este comando es el siguiente: #NEXTGEN;

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8-5

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Programación del sistema

Nota: Un comentario puede seguir al punto y coma con el comando de identificación del tipo de sistema.

El compilador también reconoce otros tipos de sistema. Éstos se enumeran en la tabla 8-2 y se muestran en la figura 8-2. Tabla 8-2: Tipos de producto reconocidos por el compilador del programa del sistema

Tipo de producto de destino

Comando de identificación

Perfect Harmony

#HARMONY;

454 GT

#ID_454GT;

ID-CSI

#ID_CSI;

DC Harmony

#HARMONY_DC;

ID-2010

#ID_2010;

Control NXG

#NEXTGEN

8

Figura 8-2: Compilador basado en Windows con menú desplegable para el tipo de producto

Nota: Si utiliza el programa SOP Utilities de Siemens LD A para compilar un archivo SOP que no incluya el identificador #tipo_sistema;, el menú desplegable Product Type (Tipo de producto) (véase la figura 8-2) se habilitará y el usuario deberá seleccionar el tipo de producto adecuado. Método 2: El segundo método (de menor preferencia) es definir el tipo de sistema en la línea de comando de invocación (sólo disponible con la versión DOS del compilador) utilizando el modificador /t:n. En el caso de Perfect Harmony, n tiene el valor 1. Otros dispositivos de destino se muestran con sus correspondientes valores de n en la

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A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Programación del sistema tabla 8-3. Si no se usa el modificador de línea de comandos y no hay un tipo de variador presente en el archivo fuente, se solicitará al usuario que seleccione el tipo. El proceso de compilación no puede finalizar sin un tipo de variador válido. Tabla 8-3: Opciones de invocación del compilador para el modificador /t:n (sólo versión DOS)

Tipo de sistema de destino

Valor de n

Modificador de invocación

Perfect Harmony

1

/t:1

454 GT

2

/t:2

ID-CSI

3

/t:3

DC Harmony (p. ej. alimentación de lámpara)

4

/t:4

ID-2010

5

/t:5

Basándose en el tipo de sistema, el compilador buscará un archivo de directorio único. Dado que cada tipo de sistema utiliza su propio archivo de directorio, es conveniente que el compilador (y el descompilador) utilicen automáticamente el archivo correcto. El archivo de directorio que usa el compilador se basa en el tipo de sistema de destino. La tabla 8-4 contiene un resumen. Tabla 8-4: Asociaciones de nombres de archivo de directorio

Tipo de sistema de destino

Nombre de archivo de directorio

Perfect Harmony

DRCTRY.PWM

454 GT

DRCTRY.IGB

ID-CSI

DRCTRY.CSI

DC Harmony (p. ej. alimentación de lámpara)

DRCTRY.HDC

ID-2010

8.5.2

8

DRCTRY.DC

Operadores y precedencia

Existen dos formas de operadores que se pueden utilizar en una línea de código fuente del programa del sistema. Se trata de los operadores unarios (que requieren sólo un único operando) y los operadores binarios. Existe un único operador unario: el operador de negación. Este operador adopta la forma del carácter barra ("/"), que precede a un único símbolo de entrada. Este operador forma el equivalente lógico invertido del símbolo que va inmediatamente detrás para incorporarlo a la evaluación de la instrucción. Tiene una precedencia mayor que los operadores binarios, lo que significa que se evalúa antes que cualquier operación binaria. Nota: El símbolo "/" debe ir seguido de un símbolo de entrada.

Por ejemplo, la expresión /Zero_O es igual a NOT Zero_O. Si la variable de entrada "Zero_O" fuera FALSE (Falso), entonces "/Zero_O" sería igual a TRUE (Verdadero). Existen dos operadores binarios: AND y OR. Estos operadores adoptan la forma de un asterisco ("*") y un signo más ("+") respectivamente. Estos operadores corresponden a las funciones booleanas AND y OR. A diferencia del operador unario NOT (que requiere sólo una única variable), cada uno de estos operadores necesita dos variables, una delante y otra detrás. Los operadores binarios "+" y "*" sirven para formar la combinación booleana sencilla de la expresión combinada que precede al operador y al símbolo (posiblemente negado) que va inmediatamente detrás del operador. No se per-

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8-7

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Programación del sistema miten paréntesis para forzar la evaluación de expresiones. La expresión debe formarse con precedencia de izquierda a derecha y debe expandirse a una forma sencilla. Consulte las tablas de verdad booleanas en la tabla 8-5 para obtener una descripción funcional de los operadores. La tabla 8-6 muestra la precedencia de operaciones. La tabla 8-7 muestra ejemplos de sintaxis. Tabla 8-5: Tabla de verdad booleana para las funciones NOT, AND y OR

Función NOT

Función AND

Función OR

A

/A

A

B

A*B

A

B

A+B

False

True

False

False

False

False

False

False

True

False

False

True

False

False

True

True

True

False

False

True

False

True

True

True

True

True

True

True

Tabla 8-6: Precedencia de operaciones

Tipo de operación

Símbolo

Significado

Precedencia

Operación unaria

/

Not

Alta (se realiza en primer lugar)

Operación binaria

*

And

:

Operación binaria

+

Or

Baja (se realiza en último lugar)

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Tabla 8-7: Ejemplos de sintaxis

Ejemplo

Descripción

C = A + B;

Correcta, C equivale a A OR B

C = A * B + D;

Correcta, C equivale a (A AND B) OR D

C = A + B * D;

Correcta, C equivale a A OR (B AND D)

C = A * B + A * D;

Correcta, C equivale a (A AND B) OR (A AND D)

C = A * (B + D);

Incorrecta, no se permiten paréntesis

C = A + /B;

Correcta, C equivale a A OR (NOT B)

/C = A * B;

Incorrecta, negación no permitida en el lado de salida

8.5.3

Formato de instrucción (SOP)

El formato para una instrucción de fuente del programa del sistema es como sigue: símbolo_salida = {operador_unario} símbolo_entrada {[operador_binario {operador_unario} símbolo_entrada] ...};

donde: símbolo_salida

representa un símbolo de salida definido en el archivo de directorio de símbolos

=

el operador de asignación (sólo uno por instrucción de fuente)

símbolo_entrada

representa un símbolo de entrada definido en el archivo de directorio de símbolos

operador_unario

operador NOT booleano (carácter /)

operador_binario

operadores booleanos OR y AND (+ y *, respectivamente)

{ }

representa una sintaxis opcional

s 8-8

A1A19000404: Versión 1.2

Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Programación del sistema [ ]

representa la sintaxis requerida

...

la operación previa puede repetirse

;

Terminador de instrucción

La instrucción puede abarcar múltiples líneas y puede contener espacios si así se precisa para la legibilidad. símbolo_salida es un campo requerido y puede ser cualquier símbolo que sea válido como variable de salida. símbolo_salida va seguido de uno o más espacios opcionales y, a continuación, el operador de asignación requerido, "=". Una instrucción de fuente sólo puede contener un único operador de asignación. Nota: Las instrucciones del programa pueden abarcar múltiples líneas si cada una de ellas se parte por un operador adecuado. Se muestran ejemplos en la tabla 8-1. No debe superarse la longitud de 132 caracteres para cada línea individual. El lado de entrada de la ecuación debe equivaler a una forma booleana simple, true (verdadero) o false (falso), después de la evaluación. Está formado a partir de un símbolo de entrada simple (posiblemente negado con un operador unario NOT) o bien una combinación de símbolos de entrada operados con operadores binarios. Los símbolos de entrada y los operadores binarios se evalúan de izquierda a derecha mediante el software del tiempo de ejecución. La precedencia de las operaciones se resume en la sección siguiente. Notas: • Cada instrucción debe terminarse con un punto y coma. •

El compilador no distingue entre mayúscula y minúscula para los nombres de símbolos. Los símbolos symbol_1, Symbol_1 y SYMBOL_1 se tratan de forma idéntica.

La expresión "suma de productos" tiene su origen en la aplicación de las reglas del álgebra de Boole para producir un conjunto de términos o condiciones que se agrupan de forma que representen caminos paralelos (con OR) de condiciones requeridas que deben cumplirse en su totalidad (con AND). Esto equivaldría a ramas de contactos conectados en una escalera lógica de relés que conectan con una bobina de relé común. En realidad, la notación se puede utilizar para describir con pocas palabras la lógica en escalera. Examinemos en primer lugar las reglas del álgebra de Boole. El conjunto de reglas que se aplican en esta matemática lógica se divide en 3 conjuntos de leyes: conmutativa, asociativa y distributiva. Los operadores son "AND" (abreviado con el carácter "." [o el carácter "*" de un teclado]), "OR" (abreviado con el carácter "+") y "NOT" (abreviado con una línea por encima del operando, p. ej., A [o un carácter "/" del teclado colocado delante]). Las reglas conmutativa, asociativa y distributiva se muestran como sigue.

Tabla 8-8: Leyes del álgebra booleana

Conmutativa1

Asociativa1

A+B=B+A

A + (B + C) = (A + B) + C

AB = BA

A (BC) = (AB) C

Distributiva1 A (B + C) = AB + AC

1 - La sintaxis "AB" implica (A*B).

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Programación del sistema Tabla 8-9: Reglas generales de las matemáticas booleanas

Reglas generales

Reglas generales1

Reglas generales

A*0=0

A+0=A

A + AB = A

A*1=A

A+1=1

A (A + B) = A

A*A=A

A+A=A

(A + B) (A + C) = A + BC

A*A=0

A+A=1

A + AB = A + B

=A = A 1 - La sintaxis "AB" implica (A*B). Hay que añadir el teorema de De Morgan, que afirma que "el complemento de la intersección (AND) de cualquier número de conjuntos equivale a la unión (OR) de sus complementos" que, dicho de forma más sencilla, significa que si se invierte una agrupación de elementos, se invierte cada elemento individual y también se cambia la relación lógica entre ellos. De este modo, se puede cambiar de una función OR a otra AND, por ejemplo (A+B) = (A * B) o desde una función AND a otra OR, por ejemplo (A B) = (A + B).

8

Utilizando estas reglas es posible reducir cualquier instrucción lógica a la suma (+) de productos (*) o a los términos con OR y con AND tal y como se ilustra en el siguiente ejemplo. O = AB + BCD + CDF; El archivo SOP, tal y como se mencionó anteriormente, está escrito con un editor o procesador de texto configurado para texto ASCII puro (con extensión de archivo .TXT) y sin códigos de formateado o de control, a excepción de los tabuladores horizontales (código ASCII 09h) y los retornos de carro (0Dh). Sólo pueden usarse caracteres imprimibles y espacios (20h). El archivo tiene el siguiente formato:

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Programación del sistema Tabla 8-10: Formato de archivo de texto SOP

Elemento

Descripción

Especificador del tipo de variador

Debe encontrarse en la primera línea del archivo prefijado con el signo de almohadilla (#) y seguido por el nombre del variador (en el caso de Perfect Harmony, sería #Harmony;).

Encabezado

Campo de comentario que contiene la siguiente información: Título: variador Siemens LD A Perfect Harmony Referencia del programa Nombre del cliente Número de pedido y la referencia del variador de Siemens Descripción del variador Fecha original de SOP Nombre de archivo Nombre del ingeniero (creador) Historial de revisiones (fecha y descripción del cambio) Nota: Un comentario es cualquier texto dentro del archivo, precedido por un punto y coma, que se usa exclusivamente para fines de información y es ignorado por el compilador.

Operadores

Campo de comentario que contiene operadores y símbolos

Especificador de E/S

Campo de comentario que describe las marcas de entrada y salida según su relación con el sistema externo. Esto incluiría todos los fallos y notas definidos por el usuario en los ajustes de menú, como los ajustes del comparador y de XCL, puesto que se aplican al programa del sistema (detalles más adelante). Se pueden (y deben) agrupar de forma lógica para permitir un acceso fácil a la información y para hacer el SOP más comprensible.

Mensajes de fallo del usuario

Asigna el texto que debe visualizarse cuando se activa este fallo particular del usuario.

Sección lógica principal

Todas las ecuaciones y asignaciones para la configuración, anunciación y operación del variador. Deben disponerse de forma lógica prestando especial atención al orden de evaluación de las ecuaciones.

8.5.4

Marcas de entrada

Las marcas de entrada se identifican mediante variable_I. Las marcas de entrada son símbolos que se encuentran en el lado derecho de una instrucción de fuente (a la derecha del signo igual) que expresa el estado de una entrada al sistema. Pueden reflejar el estado de una entrada digital (por ejemplo, ExternalDigitalInput01a_I, ExternalDigitalInput01b_I) o conmutador (por ejemplo, KeypadManualStart_I), el estado de un proceso del sistema (por ejemplo, Cells_I, OverloadFault_I, OutputPhaseOpen_I), variable interna, marca de comparador (por ejemplo, Comparator_1), o un literal simple TRUE (verdadero) o FALSE (falso). Estas marcas de entrada se combinan utilizando los operadores unarios y binarios para formar expresiones de lógica. Las marcas de entrada digital representan generalmente el estado de una señal de entrada digital discreta en el sistema. Éstas pueden ser una entrada lógica de 24 V, un conmutador por llave o un pulsador del sistema o alguna forma de entrada binaria. El barrido de las entradas se realiza al principio de cada ciclo de ejecución, pero en algunos casos pueden reflejar información antigua.

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Programación del sistema Las constantes del sistema TRUE (verdadero) y FALSE (falso) están predefinidas y pueden emplearse como términos de entrada para una expresión. Nota: •

•

Tenga en cuenta que cualquier expresión que el compilador evalúe como constante TRUE o FALSE se colocará en una sección de las instrucciones del programa del sistema del tiempo de ejecución que se ejecutan una sola vez durante la inicialización del programa del sistema. La ejecución única de expresiones invariantes mejora la velocidad de ejecución de las expresiones condicionales restantes. Las expresiones constantes no se actualizan al completarse cada lazo de ejecución del programa del sistema. Sólo se ajustan durante la iniciación del programa del sistema.

Existe la posibilidad de comparar los valores de ciertas variables de sistema con umbrales predefinidos en tiempo real y, a continuación, usar los resultados de las comparaciones (TRUE o FALSE) en el programa del sistema para controlar acciones del variador. Las variables que deben compararse y los umbrales se introducen en el sistema a través del teclado. Las salidas de las comparaciones (Comparator1_I ... Comparator16_I) están disponibles para usarse en el programa del sistema como símbolos de entrada. 8.5.5

8

Marcas de salida

Las marcas de salida siempre tienen "_O" añadido al final del nombre de la variable (variable_O). Las marcas de salida (el símbolo colocado a la izquierda del operador de asignación "=") dirigen el resultado de la expresión de entrada hacia una finalidad de salida. Las marcas de salida representan elementos tales como salidas digitales e interruptores de control del sistema. Tabla 8-11: Tipos de marcas de salida

Tipos

Ejemplos

Salidas digitales

ExternalDigitalOutput01a_O, ExernalDigitalOutput01b_O…

Interruptores de control del sistema

AutoDisplayMode_O, RampStop_O, , RunRequest_O

Las marcas de salida digitales generalmente representan alguna forma de bits de salida digital discreta del sistema. Puede tratarse de contactos de mando de bobina de relé (NA o NC), salidas digitales directas o controles de lámparas. Las señales de salida digitales se actualizan al completarse cada lazo de ejecución del programa del sistema. La serie de variadores Perfect Harmony (al igual que otras series ID de variadores) tiene un conjunto de símbolos predefinidos que describen salidas de control o "interruptores" que pueden controlarse mediante el programa del sistema. Estos interruptores pueden controlar funciones tales como la fuente de la referencia de velocidad, una selección para la tasa de aceleración del sistema y muchas otras. En la mayoría de los casos, para hacer que el sistema trabaje del modo que se pretende, el programa del sistema debe cerrar los interruptores de control apropiados (y abrir otros). El estado por defecto de todos los interruptores de control es FALSE. A menos que el programa del sistema ajuste el valor TRUE para el interruptor, éste estará inactivo (FALSE). Nota: No puede aparecer variable_I o variable de entrada a la izquierda del signo "=". Tanto variable_I como variable_O pueden aparecer a la derecha del signo "=". Nota: Sólo debe haber un interruptor cerrado en un momento dado para cualquier grupo.

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Programación del sistema Existe un conjunto de marcas temporales booleanas para conservar expresiones temporales o comunes en el programa del sistema. Al usar estas marcas temporales para conservar expresiones comunes, es posible reducir los tiempos de ejecución del sistema. El compilador del programa del sistema no realiza ninguna optimización, sino que genera código adaptado fielmente a las ecuaciones tal y como están escritas. Si hubiera expresiones que se evalúan repetidamente, establezca una marca temporal a los resultados intermedios y utilice a continuación la marca en lugar de la expresión más larga. Por ejemplo: ExternalDigitalOutput01a_O = ExternalDigitalInput01_a + ExternalDigitalInput01_b + RunRequest_O; SetPoint1_O = ExternalDigitalInput01_a + ExternalDigitalInput01_b + RunRequest_O; SetPoint2_O = ExternalDigitalInput01_a + ExternalDigitalInput01_b + RunRequest_O ; podría reemplazarse por: TempFlag01 = ExternalDigitalInput01_a + ExternalDigitalInput01_b + RunRequest_O; ExternalDigitalOutput01a_O = TempFlag01; SetPoint1_O = TempFlag01; SetPoint2_O = TempFlag01; Los temporizadores del programa del sistema permiten implementar una función para tiempo excedido. Estos temporizadores se habilitan usando instrucciones lógicas, y la salida (basada en la expiración del temporizador) está disponible como entrada para instrucciones lógicas. El periodo de tiempo se ajusta en segundos con la resolución. La unidad especificada en la instrucción lógica es segundos (con una fracción decimal redondeada a la resolución interna más próxima). Los intervalos de tiempo son de hasta 16.383,5 segundos para la versión Next Gen de Perfect Harmony. La instrucción Timer01(20.0) = symbol_a; habilita el temporizador 1 si symbol_a es true. La instrucción output_1 = Timer01; ajusta el símbolo output_1 a true si el temporizador ha expirado (excedido el tiempo). En el ejemplo anterior, si symbol_a es false, output_1 será false. Si symbol_a se ajusta a true, 20 segundos después output_1 se ajustará a true (asumiendo que symbol_a sigue siendo true). Una vez que la lógica para la habilitación pasa a ser FALSE, debe transcurrir todo el tiempo de espera para que el temporizador expire. Si pasara a ser FALSE antes del tiempo de espera, el temporizador se repone a cero y debe volver a transcurrir el tiempo completo antes de expirar. Los contadores pueden usarse en un programa del sistema para contar el número de transiciones de FALSE a TRUE de la entrada del contador. Se utiliza una entrada correspondiente de reset del contador para volver a poner su valor a cero. Por ejemplo: Counter01(13) = input_a; CounterReset01 = input_b; output_a = Counter01; Si input_b está ajustado a TRUE, Counter01 se ajusta y mantiene en cero. Si input_b es FALSE, pasadas 13 transiciones de FALSE a TRUE de input_a, el símbolo Counter01 (y output_a) pasarán a ser TRUE. Después de 13 transicio-

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Programación del sistema nes, Counter01 seguirá siendo TRUE hasta que CounterReset01 borre Counter01. El valor máximo del contador es 32767. El valor del contador debe ser un entero. 8.5.6

Interpretación de SOP

La configuración del sistema y la lógica operacional se representan en el esquema del generador de órdenes (plano 459713 de Siemens LD A), que muestra (de forma esquemática) las diversas opciones de entrada, conjuntos de parámetros y modos de funcionamiento del variador. Se muestran todas las marcas de lógica que controlan la configuración y marcas de control utilizadas en las transiciones de estado, junto con diversos nombres de variables internas. El programa del sistema consta del archivo hex de salida del programa (creado con un compilador externo, el archivo de fuente de texto ASCII "suma de productos" [SOP] y el archivo de directorio DRCTRY.xxx [usado para asociar nombres de marcas a direcciones de variables internas]) y el intérprete del sistema en el variador propiamente dicho. Los ingenieros de aplicaciones escriben el archivo SOP (y el personal de servicio externo lo puede modificar), que se compila en un archivo formateado Intel hex dividido en tokens y, a continuación, se descarga en el variador a través de un canal serie RS-232-C. El variador inicializa el archivo y luego empieza a interpretar los códigos de tokens y las estructuras de datos. Esto se detalla en la sección siguiente. 8.5.7

8

Temporización de SOP

El tiempo de barrido para la ejecución del programa compilado depende de la longitud y de la complejidad del programa, así como del tiempo disponible que ha dejado el software de control. La temporización del software de control comprende las características que se ejecutan (basadas en las marcas de información de configuración en el propio programa del sistema). El tiempo de barrido típico es entre 20 y 50 ms, pero puede ser mayor para un programa de transferencia síncrona. 8.5.8

Traducción de la lógica de escalera

Antes se mencionó que la notación de suma de productos puede representar una lógica de escalera. En realidad, es muy fácil traducir directamente de una a otra. Por ejemplo, véase la siguiente ecuación o instrucción: Z = ABC + DEF + FGH; Traducida a la notación de los limitados caracteres ASCII de los que dispone un editor de texto corriente, la instrucción tendría el aspecto siguiente (nótese que los componentes están separados por "OR" y apilados para mayor claridad). Z =/A*B*C + D*/E*F + F*G*H; Esta instrucción puede representarse gráficamente dividiendo cada parte de ella como sigue. 1.

En primer lugar, la variable de salida (Z en este caso) se representa con una bobina a la derecha de la escalera.

2.

En segundo lugar, cada término del producto (las variables separadas por el asterisco) se representa con una única línea de contactos conectados a la bobina.

3.

Todos los términos del producto que aparecen sumados (separados por el signo más) se representan mediante rutas paralelas a la misma bobina.

4.

Todos los contactos no invertidos se representan como contactos normalmente abiertos (NA), mientras que los términos invertidos se representan como contactos normalmente cerrados (NC).

La lógica de escalera resultante se ilustra en la figura 8-3.

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Figura 8-3: Representación de lógica de escalera para una expresión booleana, ejemplo 1

Inversamente, si se desea la lógica de escalera que se muestra en la figura 8-4, se puede convertir en una instrucción de tipo suma de productos. El procedimiento sería el inverso al anterior y se detalla a continuación. 1.

En primer lugar, coloque la etiqueta de la bobina de relé de salida a la izquierda, seguida de un signo "=".

2.

A continuación, comience en cada ruta, desde la izquierda hasta la conexión con la bobina a la derecha, escribiendo la etiqueta para cada contacto con el asterisco que representa el operador AND o producto entre ellos.

3.

Delante de cada contacto NC, coloque una barra hacia adelante para representar el operador NOT o de inversión (mostrado en las ecuaciones como una barra encima del nombre de la variable).

4.

Repita esto para cada ruta paralela utilizando el operador (de suma) OR (+) entra cada agrupación de términos de un producto.

5.

Finalmente, la instrucción se termina con un punto y coma para representar el final.

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Figura 8-4: Representación de lógica de escalera para una expresión booleana, ejemplo 2

La instrucción resultante escrita para la lógica de escalera de la figura 8-4 se muestra más abajo. J = /R*G*N + A*C*/F + /P*/Q*M; Nota: Para todas las instrucciones de programa que abarquen múltiples líneas, sólo la última de ellas lleva un punto y coma (;) como carácter de final de línea.

8 8.5.9

Comparadores

A veces, una entrada digital simple no es suficiente para controlar adecuadamente una función del sistema o establecer una advertencia o un esquema de protección. Es posible que las señales analógicas procedentes de varios transductores precisen supervisarse y compararse para establecer los umbrales para permitir que las condiciones cambien. Ésta es la finalidad de las funciones de comparador. Cualquier señal alimentada al variador a través de una entrada analógica externamente o internamente puede asignarse a una marca del sistema para utilizarse en cualquier instrucción lógica. Estos comparadores existen en submenús Comparator n Setup (Configuración de n comparador) (4810-4965) bajo el submenú Comparator Setup (Configuración de comparador) (4800) del menú Auto (Auto) (4). Hay 32 comparadores con menús de configuración individuales. Cada comparador tiene una entrada "A" y una "B", así como un ajuste de control. Éstos se configuran seleccionando de una lista de selección (una lista de desplazamiento que permite la selección de variables predeterminadas), o de una entrada de direcciones de variables (sólo en RAM) o de un porcentaje fijo del valor nominal o de un número fijo introducido en hexadecimal (el sistema de numeración con base 16 a diferencia del decimal que tiene base 10). Los comparadores tienen una marca del programa del sistema asociada con cada uno (de Comparator01_I a Comparator32_I) que están controladas por las funciones del comparador. En esencia, el estado de lógica de las marcas del comparador TRUE (Verdadero) o FALSE (Falso) viene determinado por la ecuación: Comparatorxx_I = (A > B), que significa que si la entrada A es mayor que la entrada B, la marca se establece en true (verdadero), y si A es menor o igual a B la marca se establece en false (falso). El resto de la configuración se realiza estableciendo la variable de control. Esto también es una lista de selección pero consiste en las selecciones siguientes: con signo, magnitud, y desconectado o inhabilitado. Cuando el comparador se desconecta, no se realiza ningún procesamiento y la marca del sistema conserva indefinidamente su último valor. Las marcas (como todas las marcas del sistema) se inicializan con false (falso) en el encendido, reinicialización del programa del sistema o reset de hardware

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Programación del sistema 8.5.10 Entradas analógicas A veces se quiere utilizar una señal analógica externa como entrada para un comparador. Esto puede realizarse seleccionando una fuente de entrada analógica en la lista de selección. Sin embargo, la entrada analógica precisa ser configurada adecuadamente antes de que tenga algún significado para las funciones del comparador del programa del sistema. Cuando el programa del sistema realiza el barrido de los comparadores, se utiliza la última muestra analógica. Las entradas analógicas tienen una resolución de 12 bits, lo que significa que se emplean 12 bits para determinar el signo y la magnitud de la señal. Por consiguiente, la resolución de la tensión para cada escalón es de aproximadamente 5 mV. Si están habilitados los módulos de usuario analógicos (si su tipo no está ajustado a desconectado ni a inhabilitado), sólo se leen a la velocidad de barrido del programa del sistema. Sin embargo, se convierten constantemente dentro del propio módulo externo de forma que el procesador del variador no tiene que efectuar interfaz con una señal analógica ni emplear tiempo en convertirla en un número digital. Para utilizar los módulos de entrada analógica externa o interna como referencia para el variador, han de configurarse utilizando el menú Analog inputs (Entradas analógicas) (4090). El número secuencial utilizado en el menú Analog input #1 source (Fuente entrada analógica nº 1) (4105), o Analog input #2 source (Fuente entrada analógica nº 2) (4175) de las entradas analógicas externas se determina mediante una disposición de orientación de izquierda a derecha de los módulos según se colocan en el riel DIN. El módulo de entrada analógica situado más a la izquierda es la primera entrada. Contiene dos puertos de modo que las entradas analógicas una y dos están dentro de este módulo. Leyendo de izquierda a derecha, el segundo módulo contiene las dos entradas analógicas siguientes. Este módulo contiene también dos puertos; por tanto, se les asigna la numeración tres y cuatro, y así sucesivamente. Los menús restantes se rellenan según sea preciso.

8.6 Invocación del compilador Nota: El programa de utilidades basado en Windows es compatible con Windows 95™, Windows NT™ y versiones posteriores.

Para invocar el programa SOP Utilities basado en Windows™, haga doble clic en el icono de COMPILER.EXE. Esto hace que se muestre un cuadro emergente para el programa SOP Utilities de Siemens LD A.

Figura 8-5: Icono y cuadro emergente de SOP Utilities de ASI Robicon

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Figura 8-6: Pantalla de ayuda del compilador

8.6.1

Compilador y descompilador basados en DOS Nota: Los programas compilador y descompilador basados en DOS se pueden usar en ordenadores que ejecuten versiones de Windows™ anteriores a Windows 95™ o Windows NT™.

8

La aplicación del compilador MS-DOS se invoca con o sin opciones o campos de líneas de comandos. Si se invoca el compilador sin campos de línea de comandos, el compilador solicitará los campos requeridos (pero ajustará los valores por defecto para los campos no requeridos). La sintaxis de una línea de comandos es: donde:

CMP

es el archivo de fuente de entrada del programa del sistema (requerido)

es el nombre del archivo de directorio (opcional)

define un tipo de sistema para el compilador (opcional)

solicita texto de ayuda (opcional)

solicita información sobre el tamaño de archivo para imprimirla (opcional)

El nombre del archivo de entrada está sujeto a las restricciones estándar de DOS para el formato de nombres de archivo. Si no se da una extensión, se utilizará .SOP por defecto. Si no se especifica nada para , se asumirá el archivo "DRCTRY.NGN" del directorio actual (si el tipo de variador es Harmony). Si no se encuentra, se emitirá un mensaje de error.

8.7 Funcionamiento del compilador Como se explicó anteriormente en este capítulo, durante el proceso de compilación se accede a tres archivos: el archivo de fuente (o SOP), el archivo de directorio DRCTRY.NGN y el archivo hex de salida. Cuando se invoca el compilador, abre en primer lugar el archivo SOP para determinar si contiene una línea de definición system_id como primera línea del archivo. Esta línea define el tipo de sistema de destino para el compilador. Si no se encuentran los archivos necesarios en el directorio por defecto, se puede buscar el cualquier otro lugar utilizando el botón estándar Examinar.

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Figura 8-7: Selección del archivo .SOP mediante el botón Examinar

La información sobre el tipo de sistema se utiliza para buscar un archivo de directorio adecuado para usarlo durante la compilación. La información sobre el tipo se incluye en el archivo hex, de forma que el programa del sistema no se pueda usar en el tipo de sistema equivocado (p. ej., cargar un programa del sistema Harmony en un variador 454 GT). Nota: Si utiliza el programa SOP Utilities de Siemens LD A para compilar un archivo SOP que no incluya el identificador #system_type;, la lista desplegable para el tipo de producto (véase la figura 8-7) está habilitada, y debe seleccionar el tipo de producto adecuado. El compilador busca el archivo de directorio en el directorio actual en primer lugar. Si no lo encuentra allí, el compilador busca los archivos en "C:\CMP". En todos los casos, se muestra la ruta de búsqueda completa del archivo "encontrado", de forma que el operador puede verificar que se utilizó el archivo pretendido. Si no se encuentra la línea para el tipo de sistema, el compilador basado en DOS busca si existe el archivo DRCTRY.NGN en el directorio actual. Si el archivo de directorio no se puede encontrar usando el compilador basado en DOS, se interrumpirá con un error. El programa SOP Utilities esperará hasta que el usuario busque el archivo adecuado. Tras cargar el directorio de tokens, el compilador basado en DOS solicita un archivo de fuente "suma de productos" (si no hay uno especificado en la línea de comandos). Si el archivo existe, comienza el proceso de compilación. El programa basado en Windows contiene un botón "Compile" (Compilar) que permanece atenuado hasta que el usuario proporciona todos los archivos necesarios. Sólo entonces puede el usuario pulsar el botón "Compile" (Compilar) para iniciar el proceso de compilación. Nota: Debe existir una copia del archivo de directorio de símbolos (p. ej., DRCTRY.NGN) dentro del mismo directorio que los programas compilador y descompilador basados en DOS, o bien en el directorio de los archivos ejecutables.

8.8 Archivo hex de salida Cualquier incoherencia ocurrida durante el proceso de compilación se marca, y en una ventana emergente se visualizan mensajes de error. Estos mensajes de error indican el problema y guían al usuario para su resolución. Los mensajes de error se enumeran en la tabla 8-12. Tras finalizar satisfactoriamente el procesamiento, se crea el tercer y último archivo. Se trata del archivo hex, y se nombra igual que el archivo de fuente cambiando la extensión a ".HEX". Se invierte (complemento a 2) el módulo 256 de la suma de todo el programa del sistema compilado y el resultado se coloca en el encabezado del programa del sistema compilado. Ésta es la suma de comprobación del programa del sistema. La salida se formatea al formato de

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Programación del sistema registro de 8086/8088 de Intel con un offset inicial de carga de 0000. Cada registro consiste en 16 bytes de datos. Al final del registro se añaden ceros para completar. Cuando el variador lo interpreta como archivo Intel hex durante el proceso de descarga, resulta una imagen binaria de las funciones lógicas. El variador almacena estas funciones lógicas y las ejecuta más tarde. Cada línea del archivo hex contiene su propia suma de comprobación. Además, el compilador genera una suma de comprobación general del programa del sistema. Todas estas sumas de comprobación se validan durante la descarga y el reinicio del programa del sistema para garantizar su corrección antes del almacenamiento de las instrucciones dentro del variador. Cuando se ha descargado en el variador, el programa del sistema se estructura en secciones. La primera sección se denomina encabezado y contiene punteros de localización del programa del sistema, así como el número de versión y la suma de comprobación del programa del sistema.

8.9 Descarga de un programa del sistema (archivo hex) Cuando se ha creado el texto para un programa del sistema y el archivo de texto se ha compilado para generar un archivo hex mediante el compilador del programa del sistema, el archivo hex resultante debe descargarse al variador para ser operativo. El software incorporado en el variador se puede invocar para aceptar en el variador el archivo hex formateado adecuadamente, usando el puerto serie RS-232 como medio de transferencia. Existen dos métodos para descargar el programa:

8

1.

Uso del componente de carga/descarga del software SOP Utilities de Siemens LD A. Este método se puede usar en PC que tengan instalado al menos Windows 95™ o NT™.

2.

Uso de un programa de emulación de terminal en el PC configurado en el modo de archivo ASCII. Este método se puede utilizar en PC que no ejecuten Windows o que tengan una versión anterior a Windows 95 o Windows NT™ (usando una ventana DOS™).

8.9.1

Método mediante carga/descarga de SOP Utilities de Siemens LD A

El archivo .HEX debe descargarse mediante el componente de carga/descarga del programa SOP Utilities de Siemens LD A.

Figura 8-8: SOP Utilities de Siemens LD A: componente de carga/descarga

1.

Invoque el programa SOP Utilities de Siemens LD A.

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Programación del sistema 2.

Seleccione la pestaña Upload/Download (Carga/descarga).

3.

Introduzca el archivo HEX que desea descargar.

4.

Seleccione el botón de opción Download (Descargar).

5.

Ajuste la velocidad de transferencia desde el cuadro desplegable a 9600 baudios.

6.

Conecte el puerto serie adecuado del PC principal al puerto DB9 del variador utilizando un cable serie adecuado (de 9 pines y con los conectores adecuados).

7.

Seleccione el menú de la función "System Program Download" (Descarga del programa del sistema) (9120) del variador. El variador mostrará información sobre el estado de la descarga en el panel frontal (p. ej., "Downloading from RS-232" (Descarga desde RS-232). El variador indicará cuándo comienza a recibir datos.

Al final de cada línea de hex recibida, el variador mostrará una barra giratoria en la última columna de la pantalla del teclado para indicar que se están recibiendo datos. Cada registro de datos siguiente se comprobará con su propia suma de comprobación y se cargará en la dirección adecuada de RAM. Los errores en un registro de datos provocan la aparición de un mensaje de error y la finalización del proceso de descarga.

Nota: El software del variador comprueba si el archivo del programa del sistema que se ha descargado tiene el número de versión correcto. Si el usuario intenta descargar un programa del sistema que se haya compilado con un archivo DRCTRY.NGN incorrecto (por ejemplo, un archivo DRCTRY.DAT obsoleto), se mostrará un mensaje de error y el programa del sistema descargado no se trasferirá al FLASH. Más aún, el sistema no hará funcionar un motor si, al arrancar, el software detecta un error en la suma de comprobación del programa del sistema o una versión fuera de rango del programa del sistema almacenada en el FLASH. Para poder usar un programa del sistema más antiguo en un variador con software más reciente, el programa del sistema debe recompilarse con el archivo DRCTRY.NGN más reciente antes de su descarga. 8.9.2

Método de emulación de terminal

El archivo .HEX debe descargarse con un programa de emulación de terminal en el PC configurado en el modo de archivo ASCII. 1.

Ajuste la velocidad de transferencia (la misma que el parámetro Baud Rate [Velocidad de transferencia] del variador), la paridad (ninguna), los bits de datos (8) y los bits de parada (1) del software de comunicaciones del PC principal, ordenador portátil o de sobremesa.

2.

Conecte el puerto serie adecuado del PC principal al puerto DB9 del variador utilizando un cable serie adecuado (de 9 pines y con los conectores adecuados).

3.

"Habilite" el software de comunicaciones (es decir, prepare el software para enviar información al variador o bien recibirla de él). Básicamente, esto coloca al PC y al software de comunicaciones en estado listo. Los paquetes típicos de software de comunicaciones incluyen Microsoft Windows Terminal y Procomm-Plus (sólo compatibles con Windows 95™ si se está ejecutando este sistema operativo).

4.

Utilice la función "System Program Upload" (Carga del programa del sistema) o "System Program Download" (Descarga del programa del sistema) del menú Serial Functions (Funciones serie) (9110) del variador para ejecutar la función deseada. El variador mostrará información sobre el estado de la descarga en el panel frontal (p. ej., "Downloading from RS-232" (Descarga desde RS-232).

El variador indicará cuándo comienza a recibir datos. Al final de cada línea de hex recibida, el variador mostrará una barra giratoria en la última columna de la pantalla del teclado para indicar que se están recibiendo datos. Cada registro de datos siguiente se comprobará con su propia suma de comprobación y se cargará en la dirección adecuada de RAM. Los errores en un registro de datos provocan la aparición de un mensaje de error y la finalización del proceso de descarga.

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Nota: El software del variador comprueba si el archivo del programa del sistema que se ha descargado tiene el número de versión correcto. Si el usuario intenta descargar un programa del sistema que se haya compilado con un archivo DRCTRY.NGN incorrecto (por ejemplo, un archivo DRCTRY.DAT obsoleto), se mostrará un mensaje de error y el programa del sistema descargado no se trasferirá al FLASH. Más aún, el sistema no hará funcionar un motor si al arrancar, el software detecta un error en la suma de comprobación del programa del sistema o una versión fuera de rango (incorrecta) del programa del sistema almacenada en el FLASH. Para poder usar un programa del sistema más antiguo en un variador con software más reciente, el programa del sistema debe recompilarse con el archivo DRCTRY.NGN más reciente antes de su descarga. 8.9.3

Terminación

La terminación tiene lugar cuando se recibe un "End Record" (Registro final) válido. Si se produce cualquier error en la transmisión, o si el usuario la "CANCELA" manualmente, volverá a copiarse el programa del sistema original desde el FLASH. Si el nuevo programa se acepta y termina normalmente, se transfiere a continuación desde la RAM temporal al almacenamiento FLASH no volátil, sobrescribiendo el original. Entonces el programa del sistema se reinicializa con la nueva información y rearranca, ejecutando las nuevas instrucciones.

Notas: • Si se desea cancelar el proceso de descarga del programa del sistema durante su transcurso, se puede introducir la secuencia de teclas [SHIFT]+[CANCEL] en el teclado del variador para terminar el proceso de descarga y restaurar el sistema a su estado original.

8

•

Puesto que la ejecución del programa del sistema debe detenerse mientras se descarga un nuevo programa del sistema, el variador no puede estar funcionando durante el proceso de descarga.

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Manual de puesta en marcha y temas avanzados de Perfect Harmony GENIII/e Programación del sistema Tabla 8-12: Mensajes de error del compilador

Mensaje de error

Descripción

ERROR!! file % cannot be opened

Error de DOS (archivo corrupto o no encontrado). % es el archivo de directorio.

WARNING...DRCTRY.DAT overflows internal storage

Demasiadas marcas (>5000) en el archivo de directorio.

ERROR!! a filename must be entered

No se ha indicado un nombre de archivo de fuente en la línea de comandos o al solicitarse.

ERROR!! file cannot be opened" (prompted)

Error de DOS (archivo corrupto o no encontrado). %s es el archivo de fuente.

ERROR!! file %s cannot be opened (línea de comandos)

Error de DOS (archivo corrupto o no encontrado). %s es el archivo de fuente.

ERROR!! opcode >>%s>%s>%s>%s>%s>%s>%s