11_Consideraciones d..
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Consideraciones de Instalación Para Drives CA Copyright © 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. Consideraciones de Instalación Para Drives CA Transitorios de Línea ACME INCORPORATED Modo Común y Acoplamiento Capacitivo Explíquenme otra vez, ¿porqué estoy utilizando drives? ? Un poco de protección y buena técnica hacen mucho... para asegurar una buena instalación de drive Armónicas Onda Reflejada Tierra & Conexión 2 Tren eléctrico del drive M Transformer AC Drive Motor 3 Tren eléctrico del drive M Transformer AC Drive Motor Onda Reflejada 4 Tren eléctrico del drive M Transformador AC Drive Motor Ruido de Modo Común 5 Tren eléctrico del drive M Transformador AC Drive Motor Armónicas de corriente en la línea 6 ¿Porqué debería utilizar un drive ? • Para mejorar el control de proceso mediante control de velocidad y de Par • Para mejorar las eficiencias de sistema • Para prolongar la vida del equipo reduciendo el esfuerzo mecánico 7 Inquietudes de Instalación para Drives CA • • • • • Onda Reflejada Ruido de Modo Común Acoplamiento Capacitvo Distribución de Puesta a Tierra y Panel Calidad de Energía 8 Ventajas de IGBT • Frecuencias más Altas de Conmutación que los Transistores Bipolares – Menor Ruido de Motor – Menor Calentamiento de Motor – Reducción del Tiempo de falla • Reducción del Tamaño del Drive 9 Corriente de Transistor IGBT vs. Bipolar MOTOR de 7.5HP Bi-Polar IGBT FRECUENCIA DE CONMUTACIÓN 1336 @ 60HZ SIN CARGA DE 1.26KHZ FRECUENCIA DE CONMUTACIÓN 1336 PLUS @ 60HZ SIN CARGA DE 9KHZ 10 El Fenómeno de la Onda Reflejada • Se identificó inicialmente en 1900 con líneas de distribución de energia • Conocida también como Onda Estacionaria o Efecto de Línea de Transmisión • Aspecto importante a considerar en drives basados en IGBT • Puede ocasionar picos de voltaje en el motor • Presenta la posibilidad de falla de aislamiento 11 La Física Involucrada • El cable entre el drive y el motor representa una impedancia sustancial para los impulsos de voltaje del PWM del drive • La impedancia del cable es proporcional a la longitud Z0= Inductancia / longitud de unidad Capacitancia / longitud de unidad • Si la impedancia de sobrecarga del cable no coincide con la impedancia de sobrecarga del motor---– ¡¡HABRÁ reflexión de Voltaje !! 12 Soluciones para el fenómeno de Onda Reflejada AC Drive 1000 volt Motor AC Motor AC Drive 1200 volt Motor AC Motor 13 Equipo Demo para Medir la Onda Reflejada Transformador A R XO B S T PE Drive CA Puntas para Voltaje Diferencial (Tek P5210) Armazón Motor U (+) bus (-) V W VL-L M C PE TIERRA EARTH GROUND Potencial #1 Potencial # 2 True Earth / Ground (TE) Tierra Verdadera (PE) 14 Efecto de Línea de Transmisión CABLE INVERSOR FUENTE CAPACITOR BAJA Z MOTOR Zo ENTRE 50 - 200 OHMS PARA CABLE TRIFÁSICO Zo 1K - 2K OHMS – FASES SEPARADAS + ZLOAD (60Hz) >> Zo R1 X1 X2 LINE A CSG Xm R4 S LINE B - Zo = L/C v= 1 Motor por Fase L*C Posible 2x a 4x Anillo de Voltaje de Bus PROBLEMA: * Capacidad de Aislamiento del Motor - Ahora el Voltaje a través del Grupo de Bobinas Puede ser > 1350 Voltios, en lugar del típico voltaje a través de la línea de 10-30 Voltios * Capacidad de Aislamiento de Cable - Necesita un Rango Más Alto de Voltaje – Larga Vida * Corriente de Ruido de Motor dv/dt Incrementada, Oscilando en el rango de 1 -3MHz 15 Pulso de Salida PWM VLL Típico en la Terminal del Motor +2 +1 0 -1 16 ¿Cuál será la amplitud? • La velocidad de la reflexión (Depende de la capacitancia e inductancia del cable) MÁS • El tiempo de elevación del dispositivo de conmutación determina la distancia de cable a la que la onda reflejada alcanzará la máxima amplitud • La amplitud puede ser 2 - 3 veces el voltaje CC del Bus ( 675VCC X 2 = 1350 Volts típicos ) 17 Sobrevoltaje Pronosticado del Motor para IGBT’s, BJT’s y GTO’s 2.2 Sobrevoltaje del Motor / Vcc Tiempo de Elevación del Semiconductor 2 50 ns 100 ns 1.8 IGBT 200 ns 1.6 400 ns 15 1.4 600 ns BJT 1 us 1.2 2 us 1 4 us 1 10 100 1000 GTO 10000 Distancia de Cable [pies] 18 Falla de Aislamiento • 60 - 80 % de la onda reflejada es distribuida a través del primer grupo de bobinas del motor • Puede perforar estos orificios microscópicos • La falla de aislamiento puede ser ocasionada por: – Descargas Parciales Repetitivas • El voltaje excede el voltaje de ruptura del aire • La degradación es relativamente lenta – Corona • El voltaje ioniza el aire circundante • Arquea alrededor de los devanados • La falla del aislamiento es inmediata – El voltaje excede el aislamiento del cable 19 Esfuerzo de Onda Reflejada de 480v – Cable Largo ) Voltaje Pico de Linea en el motor(V PK 2000 Sistema de 480 Volts 1800 1600 Volts 1600 Áreas Susceptibles de Corona 1400 1200 1000 Volts 1000 800 600 400 200 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 Tiempo μs) ( 20 Mecanismo de Falla del Motor Alto Voltaje/Mil Esfuerzo en los Bobinados 500 T1 ORN 400 T3 ORN T5 ORN T7 ORN Bobina Final de Línea V o 300 l t 200 a j 100 e 0 T9 ORN T11 ORN T13 ORN T1 BLU T3 BLU -100 T5 BLU -200 T7 BLU T9 BLU Segunda Bobina T11 BLU 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Tiempo (uS) 3 3.5 4 T13 BLU Bobinas 3-12 T0 12 bobinas 12 bobinas T2 T3 • Voltaje Pico Entre vueltas es una Función de la Línea de Transmisión que afecta el motor y el número de Vueltas del grupo del devanado 21 Mecanismo de Falla del Motor Alto Voltaje/Mil Esfuerzo en Bobinados 22 Mecanismo de Falla del Motor Alto Voltaje/Mil Esfuerzo en Bobinados 4000 Vida Promedio - Horas 3600 3200 Acrílico Soldable 2800 Polivinilo Formal Poliuretano 2400 2000 1600 1200 800 400 0 0 100 200 300 400 500 600 Voltios por Mil 700 400 Vpk / (1.5 mil * 2 cables) = 133 V / mil — 400 Vpk / (1.5 mil) = 266 V / mil — OK FALLA 23 ¿Qué es destructivo? • La fuerza destructiva depende de 2 factores – Amplitud de voltaje – Tiempo de elevación de la curva de onda • La mayor parte de los fabricantes de motores hacen sus pruebas bajo el mismo estándar. – – – – [(voltaje clasificado X 2) + 1000 Voltios ] x 1.25 [(460 X 2) + 1000] x 1.25 = 2.4KV Algunos diseños se prueban a @ 3-5 KV Estos son NO destructivos porque su tiempo de elevación es muy lento • Con el IGBT actual, los tiempos de elevación de 50 - 100 ns 1000 Voltios pueden ser destructivos 24 Prueba de Corona 25 Efecto de Corona Vista Ampliada 26 ¿Dónde está el mayor riesgo? • Mientras más pequeño sea el Drive / Motor, el riesgo será mayor • Los drives de potencia (HP) menor típicamente tienen tiempos de elevación más rápidos • Los motores más pequeños, de bajo costo típicamente tienen – – – – Menos aislamiento – Son probables los vacíos No hay papel en las fases – Vueltas Finales No hay papel en las ranuras Por lo regular hecho a máquina – Melladuras 27 Probabilidad Estadística de Falla vs. Vpk Aplicado 28 Probabilidad de Falla de Motor vs. Voltaje Pico (Vpk) @ 100° C 1 Fabricante de Motores F C2 I E C1 480V 2 pu =1300V 0.1 C4 A2 D 2500 0.01 2000 Falla del motor 1500 1950V = 40% - 100% 1000 Falla del motor 480V 3 pu=1950V 10 500 1300V = 0.0% - 100% Probabilidad de Falla de Motor (%) 100 Voltaje de Motor de Línea – Línea Pico (Vpk) 29 Probabilidad de Falla del Motor vs. Voltaje Pico (Vpk) @ 145 ° C Máximo de Red de Terminación de Línea 100 480V 3 pu=1950V 1 Fabricante de Motores F I E C1 0.1 C4 480V 2 pu =1300V El utilizar una red de terminación de línea Hace el nivel del motor Vpk < CIV (Corona Inception Voltage = Tensión Disruptiva de La Corona) 3 PU en un sistema de 240V típicamente no constituye un problema C2 A2 D 2500 2000 0.01 1500 Falla del motor 1000 1950V = 80% - 100% 10 500 Falla del Motor Probabilidad de Falla de Motor (%) 1300V = 0.0% - 100% Voltaje de Motor de Línea – Línea Pico (Vpk) 30 Ilustración de CIV vs. Temperatura 31 ¿Qué puede usted hacer al respecto? • Especificar y adquirir motores aislados para uso con inversor • Mantener los cables conductores del motor tan cortos como sea posible • Instalar un dispositivo de “protección” de motor donde sea necesario 32 Resistencia Dieléctrica Envolvente del Motor - Fabricación del Motor 3500 3000 Voltaje (Volts) 2500 2000 1500 1000 500 0 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 Tiempo (µs) Tiempo de elevación IGBT’s está entre 30-500ns IEEE 480V IEEE 575V Marca X Marca Y Marca Z Reliance / A-B 1329HR 33 ¡No todos los motores son iguales! • Un típico motor de bajo costo tiene un valor de seguridad de 960V si el tiempo de elevación es ³ .1 µS • “Con Rango para Uso de Inversor” usualmente especifica un rango TÉRMICO mejor, no falla de aislamiento • NEMA MG1 - para 31.40.4.2 especifica un voltaje pico máximo y un tiempo de elevación que los motores para uso de inversor deben satisfacer. • Los fabricantes de motores deben rediseñar para incrementar su aislamiento • A-B ofrece motores .5-600 HP que cumplen las necesidades del nuevo NEMA MG1 • Mejores motores permiten distancias más largas sin degradación o falla 34 Especificación de los motores basado en la clase y diseño de voltaje 35 Proteja el Motor • Terminadores – 1204-TFA1, TFB2 • Reactor de Salida entre drive & motor – 1321-xxx • Filtros de Salida – 1204-RWR2 (hoy 1321-RWR) • Filtro LR – Filtros Sinusoidales 36 El Terminador • • • • • • • • • Altamente Efectivo en cuanto a Costos Más Pequeño No hay Caída de Voltaje Funciona en cualquier distancia de cable Mantiene la curva de corriente 2 - 3 opciones se adaptan a todas las aplicaciones Solución más efectiva Resuelve inquietudes de instalaciones con varios motores Funciona con todos los drives A-B IGBT y BJT 37 Terminador • • • • • Máxima longitud alrededor de 700 ft (460V) Máxima longitud alrededor 600 ft (600V) Acopla la impedancia del motor a la del cable Económico Tamaño Pequeño 38 Terminador Motor Drive 39 Terminador 40 Soluciones para la Onda Reflejada AC Drive • Solución típica en 480 volts Allen-Bradley 1329 Inverter Duty Motor 1600 volt Motor AC Motor AC Drive Non Inverter Duty Motor Typically 1000 or 1200 volt AC Motor Terminator 1204-TFA1 1204-TFB2 @Motor PWM at 2K 41 Terminator 42 Reactor a la Salida • Reactor de Salida entre drive & motor – – – – Reduce las crestas de la curva (alarga el tiempo de elevación) Reduce la fuerza destructiva por la misma amplitud Permite longitudes más extensas de cable Crea una caída de Voltaje • Puede causar reducción en el par 43 Reactor a la Salida Motor Drive 44 Reactor a la Salida 45 Reactor a la Salida 46 Soluciones para la Onda Reflejada • Solución Típica 480 volts AC Drive Inverter Duty Motor 1200 volt motor AC Motor 47 Fenómeno de Onda Reflejada – Amplitud del Pulso • La Magnitud y el Tiempo de Elevación determinan la supervivencia del motor • Es posible TENER EL DOBLE DE VOLTAJE DEL BUS DE C.D. 48 Reductor de Onda Reflejada (RWR) • • • • • Distancia Máxima 600 ft (460V, 5hp) R empata el incremento de Z del cable L cercana 0.2%, maneja la corriente de la carga Debe dimensionarse a la corriente de salida Caída de Voltaje mucho menor a un reactor de un 3% 49 (RWR) R10 L4 R11 L5 Drive Motor R12 L6 50 (RWR) 51 Resultados Dibujo 2 Antes y después de la adición de un filtro de salida 1204-RWR2 & 3.0 mhy 1305 3HP 460V 60HZ sin carga 300ft de cable protegido Después de la adición de Reactor de salida 1321 1140Vpk @ Motor s/ 14 μ tiempo de elevación Antes de la adición de 1204-RWR2 1180Vpk @ Motor 660Vpk @ Inversor Después de la adición de 1204-RWR2 720Vpk @ Motor 660Vpk @ Inversor 52 Eliminador • • • • • Máxima distancia 1600 ft (460V, 10hp) Máxima distancia 1200 ft (600V) Igual al RWR con reactores de modo común Debe dimenisonarse a la corriente de salida La caída de Voltaje no es tan simple como en un reactor 53 Eliminador Motor Drive 54 Eliminador 55 56 Filtro Sinusoidal • • • • • Máxima distancia 15,000 ft (30,000 especial) Crea un voltaje sinusoidal El costo es más elevado El tamaño es mayor Solo funciona con una frecuencia portadora fija (SOLO EN V/HZ) – En ocasiones requiere de firmware especial – Frecuencia fundamental típica a la salida - 90Hz (300Hz especial) – Diseñado para la frecuencia portadora estándar del drive 57 V y I del Motor sin filtro 58 V y I del Motor con filtro 59 Filtro Sinusoidal ~3% Motor Drive fc 2*fc 60 Soluciones para la Onda Reflejada • Solución típica 480 volts AC Drive Inverter Duty Motor 1200 or 1600 volt AC Motor 61 Filtro Sinusoidal de 5hp 62 Filtro Sinusoidal de 50hp 63 Filtro Sinusoidal de 600hp 64 Filtro Sinusoidal de 600hp 65 Soluciones para la Onda Reflejada AC Drive • Solución Típica 480 volts Inverter Duty Motor 1200 or 1600 volt AC Motor 66 Filtro Sinusoidal 67 Soluciones para la onda reflejada • • • • • Utilizar motores para uso Inversor (Rockwell Automation) Mantenga la distancia mas corta posible entre el variador y el motor Adicione un dispositivo entre el variador y el motor Siga las pautas de cableado y conexión para variadores de velocidad Pautas de cableado y conexión a tierra para variadores de CA Modulación de Ancho de Pulso (PWM) – Restricción de distancia de cable entre Variador y motor – Llamar a soporte técnico ( distancias inusuales, multi-motores) 262-512-8176 68 Los Problemas Identificados con Ruido de Modo Común • No operativo – Interfase de Control (4-20ma, 0-10V) • Errores de comunicación en PLC, DCS´s, Redes de comunicación – RIO – DH+ – SCANport – KT/Control View • Ruido radiado • Ruido Conducido – Sensores Ultrasónicos – Sensores de Temperatura – Código de Barras – Sistema de Visión – Encoders – Interferencia en radio AM 69 Condición Existente : Corriente de “Ruido” Cable triangular trifásico De Energía L Cable sin protección VÍNCULO C MOD FASE A C MOD CHASIS TODAS LAS CORRIENTES DEBEN G REGRESAR AQUÍ O AQUÍ ISG1 CSG MOTOR GND ISG CABLE A TIERRA I SG2 I G REGRESO Problema: Cliente con Ruido en Tierra * Ruta de Retorno a Tierra a través de Divisor Capacitivo (por ejemplo, Rutas Desconocidas) * I GND Puede Encontrar su Camino entre CNC, PLC, y Tierras de Computadora * Corriente conducida a tierra Problema de Ruido de Cliente EMI 70 Problema Fundamental 70 ns Inverter output voltage V LL Common Mode Current 6 MHz I PICO 71 Vieja Práctica Recomendada de cableado ESTRUCTURA DE MOTOR ESTRUCTURA DE DRIVE 1336 70 ns L1 A B C L2 L3 PE Inverter output voltage VLL E DEVANADOS DE MOTOR CRANURA LÓGICA LINTERFASE PE Corruptive Current L-Interface C DISPERSIÓN DE CABLE VÍNCULO A TIERRA PE BUS A TIERRA PE POTENCIAL #1 Building Ground Grid or Structure Steel INTERFASE - PLC - ANALÓGICO SALIDA - RIO - etc. POTENCIAL #4 Common Mode Current POTENCIAL #2 POTENCIAL #3 VERDADERA TIERRA / TE Viejas prácticas de cableado mostrando corrientes CMN. Estas corrientes pueden ocasionar múltiples potenciales de tierra, que pueden introducir corrientes corruptivas en equipo sensible. 72 Especificar 3 Cables en el Conduit Puede No ser de Utilidad ESTRUCTURA DE FRAME ESTRUCTURA DE DRIVE CONDUCTO DEVENADOS DE MOTOR CMÓDULO PE LÓGICA X CONTACTO ACCIDENTAL DE CONDUCTO X ALGÚN HF TIERRA PE (“CONTAMINA” LA TIERRA PARA TODOS LOS USUARIOS) 73 Filosofía de Abatimiento de Ruido de Modo Común • 1. Prácticas de Puesta a Tierra • Elimina los circuitos de tierra (Puesta a Tierra en un Sólo Punto) • Distribución del Panel • 2. Atenuación de fuente de ruido (drive) • Agregar transformadores reductores de modo común a la salida de los drives • Agregar transformadores reductores de modo común al cable • 3. Bloquear el ruido de equipo sensible • Usar cable protegido de 4 conductores (requerido para CE) • Usar 4 conductores en conducto • 4. Capturar y regresar el ruido a la fuente (drive) • Filtro EMI/RFI (requerido para CE) • Agregar capacitores aislantes de modo común 74 Resumen de Soluciones • Separar el cableado de potencia del cableado de control • Mantener la distancia pequeña entre el transformador, drive, y motor • Utilizar cable apantallado hacia el motor (cable Belden con aislamiento XLPE/XHHW usado en lo conductores / evitar el PVC barnizado con vinil THHN) • Mantener el sistema de tierra correcto entre el Motor , Drive y Transformador • Mantener baja la frecuencia portadora del Drive • Adicionar supresión a todas las cargas inductivas (frenos eléctricos, solenoides, bobinas de relevadores) • Separar el equipo sensitivo de los tableros de potencia • Usar aisladores de señal o cables de fibra óptica para señales sensibles • Adicionar añillos de Ferrito (también llamados Toroides) a los cables de control o cables del motor 1321-Mxxx 75 Fuente de Atenuación de Ruido Agregar Bobinas o Toroides (Common Mode Chokes) A INVERSOR L1 1 L2 2 3 L3 4 A PE 5 6 7 L3' TIERRA 4 Tamaños de Toroide 1305,1336F 7.5HP-30HP 50-250HP 300-500HP L1' L2' TIERRA DE MOTOR TIERRA DE BLINDAJE CABLE A MOTOR 76 ¿Cuál es la función de las Bobinas o Toroides de Modo Común? 70 ns Inverter output voltage V LL Common Mode Current 6 MHz 1.5 to 50 us Current With Common Mode Chokes I PICO ESPECTRO 200 kHz A 63 kHz Ground = Tierra 1/3 I PICO 77 Bobinas o Toroides de Modo Común • Los Toroides Reductores de Modo Común Reducen la Corriente de Alta Frecuencia a Tierra • Reducen la Diferencia de Potencial de Tierra de Alta Frecuencia • Reduciendo los Errores de Comunicación de PLC Por ejemplo.. La Corriente de Pico de 20 AMP con Tiempo de Elevación de 100 nanosegundos es reducida a 5-10AMP con un Tiempo de Elevación de 5 microsegundos 78 Cables Aislados al Motor BLINDAJE O PROTECCIÓN ESTRUCTURA DE MOTOR ESTRUCTURA DEL DRIVE PVC DEVANADOS DE MOTOR CMÓDULO PE PEQUEÑA CORRIENTE HF VÍNCULO PE EN USUARIO #1 VARILLA A TIERRA TE VÍNCULO PE EN USUARIO #2 VÍNCULO PE USUARIO #n RED DE DISTRIBUCIÓN PE SOLUCIÓN: EL BLINDAJE CONTROLA LA RUTA DE LA CORRIENTE DE RUIDO HF 79 Efecto de Construcción de Cable A • La Construcción de Cable puede Afectar el Equilibrio de Corriente en Drives V/Hz Mayor que 125HP B A A C CHAROLA BLINDAJE BLINDAJE DE ALUMINIO DE SOLDADURA CONTÍNUA A B C C CHAROLA BLINDAJE PVC A B C B PVC A B C ESTÁNDAR CABLE DE CHAROLA INTERBLOQUEADO BLINDADO PVC A B C TRENZADO NEUTRAL SUMINISTRO EUROPEO 80 Captura y Retorno de Ruido a la Fuente CAPACITORES DE MODO COMÚN LLINK + ATENÚA EL RUIDO CON TOROIDES DE MODO COMÚN LEM + + LLINK EL BLINDAJE CAPTURA RUIDO REGRESANDO AL DRIVE MOTOR LEM GND CHASSIS 81 Soluciones Técnicas * Reducir Frecuencia Portadora * Núcleo de Salida de Modo Común • Cable Blindado de Salida y Cable de Entrada de 4 Hilos * Filtro RFI CONDUCTO / FILTRO RFI CABLE DE 4 HILOS NÚCLEO REACTOR DRIVE 1336 PLUS MODO DE SALIDA COMÚN L1 A B L2 PE * Modo Común +/- Capacitores * Núcleo de Modo Común (RIO / DH+) * Reactor de Línea de Salida L3 PE C PE / GND CABLE PROTEGIDO TIERRA DEVANADOS DE MOTOR PROTECCIÓN + DC TIERRA PARA CÓDIGO LOCAL NEC - DC RIO / DH+ +/- CAPACITORES DE MODO COMÚN NÚCLEO EN MODEO COMÚN VARILLA DE TIERRA ESTRUCTURA DE MOTOR PE A COMPUTADORA A TIERRA TE 82 Los Problemas de Cable Requieren de Atención • Acoplamiento Capacitivo • Corriente de carga en el cable 83 Acoplamiento Capacitivo • Problemas de corriente de carga de cable – Requiere una cantidad fija de corriente – Puede exceder el rango de un drive pequeño • Soluciones Simples – Limitar la longitud del cable conductor del motor para drives pequeños – Reducir la frecuencia portadora (PWM) del drive 84 ¿En qué consiste el Acoplamiento Capacitivo? • En cualquier cable dado hacia el motor existirá una cierta cantidad de capacitancia. • Cada vez que el voltaje de bus de CC de los drives cambia la frecuencia portadora (o PWM), ocasiona que la corriente pase a través de esta capacitancia. • Estos picos de corriente capacitiva se reflejan de vuelta al drive y son medidos por sus circuitos de retroalimentación de corriente. 85 Corriente Cargadora de Cable ESTRUCTURA DEL DRIVE C ESTRUCTURA DEL MOTOR MODULE DEVANADOS DE MOTOR LÓGICA C MÓDULO CONDUCTO ESTRUCTURA DE DRIVE C MÓDULO ESTRUTCTURA DE PE X X CONTACTO INCIDENTAL CONDUCTO A ACERO DEL EDIFICIO LÓGICA C MÓDULO MOTOR DEVANADOS DE MOTOR 86 Corriente Cargadora de Cable • Este fenómeno existe en todos los drives • Los drives de 460 voltios exhibirán este fenómeno en mayor medida que los drives de 230 voltios. • Una de las maneras de mitigar este efecto es reduciendo la frecuencia portadora (o PWM) a 2 KHz. • Otra técnica de mitigación consiste en agregar un inductor trifásico en la salida. 87 Problemas Comunes de Energía Picos de voltaje causados por rayos Los picos de alto voltaje ocurren cuando hay un súbito voltaje pico de 6000 V . Los efectos en los sistemas electrónicos vulnerables pueden ser perder la información o inclusive quemar las tarjetas y/o componentes electrónicos. 88 Porque fallo un solo variador? Cable Inductance 0.3 micro henry / foot 200’ = 61 uhy 250’ = 76 uhy 3,000 Vpk Vc 1950V Vc 1930V Vc 1980V Vc 1950V 3000 *8 = 2181V 3000 *8 = 1846V 3+8 5+8 3 ohms 5 ohms NEC Article 250.56 Max 25 ohms earthing impedance Power Quality Consultants For electronic devices Max 5 ohms earthing impedance (Typical) Power Quality Consultants High lightning areas Max 1 ohm earthing impedance >30 lightning hits / year 89 Causas de la Falla .- Circuito de Pre-carga La mayoría de los drives usan este tipo/estilo de circuito de pre-carga. La cantidad de corriente de magnetización se limita por medio de una resistencia (resistencia de pre-carga). Esta resistencia se encuentra en paralelo con el contacto de un relevador, y solamente se encuentra en la ruta de la corriente positiva cuando se carga el Bus de C.D. Cuando el nivel de voltaje del Bus de C.D. alcanza aproximadamente el 90% de su nivel nominal, el contacto cierra quitando al resistor del circuito. Este estilo de pre-carga requiere de un relevador (dispositivo electromecánico) y un circuito para operar este relevador. Es usualmente un circuito confiable, sin embargo cualquier equipo mecánico tiene un factor de desgaste. Existe un circuito de control para este relevador, pero utiliza un espacio mínimo dentro del variador. En variadores que usen este tipo de pre-carga se utiliza un puente de diodo para la rectificación. Debido a esto, el drive puede operar con alimentación monofásica, pero debe de re-seleccionarse pues solo podrá otorgar el 50% de su capacidad nominal. 90 Causas de la Falla .- Circuito de Pre-carga 1. Desgaste Aunque es un equipo típicamente confiable, al tener un equipo electro-mecánico se tiene un limite de operaciones tanto mecánicas como eléctricas. Evidentemente al llegar a cualquiera de estos dos límites se puede presentar un mal funcionamiento en este dispositivo. 2. Pequeñas Interrupciones en el suministro de Energía Eléctrica (Transitorios) Cuando el Bus de C.D. del variador se encuentra cargado (se asume que se encuentra arriaba del 90% del valor nominal) el contacto del relevador se encuentra cerrado: Así que si en este momento se presentará una pequeña interrupción de energía eléctrica y dicha interrupción dura poco tiempo de tal manera que el contacto del relevador no se haya abierto, al momento en el que la energía eléctrica regresa el transformador típicamente tomará una corriente de magnetización proporcional a la descarga de sus bobinas; esta misma corriente al no tener una resistencia intermedia, entre cable de alimentación y el Bus de C.D. del variador de frecuencia, causará un daño en el Variador de Frecuencia. Por tal motivo, usualmente cuando se presenta este tipo de situaciones en los variadores de frecuencia, se dice que como protección debe utilizarse una reactancia a la entrada del variador siempre que el transformador que lo alimenta sea 10 veces o mayor a la capacidad del drive en cuestión. Así que como un ejemplo se tiene el siguiente esquema: 91 Protección a la entrada 55A Si el transformador es 10 veces mas grande que el drive en KVA este puede ver una corriente muy alta si no se coloca una impedancia. 805A 92 Copyright © 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.
