criterios de instalación de variadores de

CRITERIOS DE INSTALACIÓN DE
VARIADORES DE VELOCIDAD HHP
Marc Mas
Motion&Drives
Motion&Drives
Contenidos
Definición HHP
Protecciones BT
Principales perturbaciones y soluciones
Nueva Oferta en Armario
Preguntas y respuestas
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
2
Motion&Drives
Contenidos
Definición HHP
Protecciones BT
Principales perturbaciones y soluciones
Nueva Oferta en Armario
Preguntas y respuestas
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
3
Motion&Drives
Definición HHP
HHP
“High Horse Power”, ATV61 & ATV71
400V: a partir de 90Kw - ATV 1D90N4 (Talla 9)
690V: a partir de 110Kw - ATV 1C11Y (Talla 11)
HHP-S
“High Horse Power” - Soluciones
Soluciones en armario montado (estándar y customizable)
Solución “Step-up, Step-down”
VHP “Very High Power” (Hasta 2,4Mw)
Opción Regenerativo (“active front-end”)
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
4
Motion&Drives
Definición HHP
Prestaciones
HHP
N4
ATV71 Par Ctte
Y
ATV31
ATV61
Bombas& Ventiladores
ATV21
HVAC
ATV11
2,2
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
15
VHP
N4
Y
75 90
500 630 800
kW
5
Motion&Drives
Contenidos
Definición HHP
Protecciones BT
Principales perturbaciones y soluciones
Nueva Oferta en Armario
Preguntas y respuestas
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
6
Motion&Drives
Protecciones integradas en el VV
Protecciones BT
Sobrecarga del motor
protección térmica por sondas PTC o relé térmico
electrónico integrado
limitación de intensidad eficaz por hardware y
software.
Cortocircuito motor o línea aguas abajo del VV
Bloqueo IGBT (en µseg) en caso de cortocircuito entre
las fases de salida.
Otras protecciones integradas
auto-protección en caso de sobrecalentamiento
Huecos de tensión en la red.
Fallo fase, sobre-tensiones red, sub-tensiones, etc..
Función “Power Removal”.
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
7
Motion&Drives
Protecciones BT
Protecciones externas al VV
Disyuntor
Aislamiento
Cortocircuito
Fallo a tierra (fallo aislamiento)
Marcha-Paro
Fusibles ultrarrápidos
La protección más efectiva para los elementos
electrónicos del variador
Contactor
M1
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
No recomendado para trafos multipulso
No necesario para HHP
Utilización de la “Power Removal” + Preventa para
garantizar el no movimiento en el motor
8
Motion&Drives
Protección de las personas – Esquemas de conexión a tierra
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
Protecciones BT
9
Motion&Drives
Protección de las personas – Protección integrada en los VV
Protecciones BT
Esquemas TN
Un defecto en la salida del variador y la tierra provoca una sobre-intensidad importante
por la interconexión de las masas. BLOQUEO DE LOS IGBT.
Aislamiento galvánico con la apertura del contactor aguas arriba del variador
No asegura la protección de las personas contra los contactos indirectos
Necesario un diferencial ≥ 300mA
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
10
Motion&Drives
Protección de las personas – Contacto Directo
Protecciones BT
Esquemas TN y TN-S
En caso de fallo de otras medidas de protección contra los contactos o
imprudencia de los usuarios: Diferencial aguas arriba del variador.
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
11
Motion&Drives
Protecciones asociadas a los VV - Resumen
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
Protecciones BT
12
Motion&Drives
Protección diferencial – Fenómenos particulares
Protecciones BT
Corrientes de fuga de alta frecuencia
- Generadas por el PWM.
- Circulan por los cables de alimentación
Incidencias
Disparos intempestivos.
Especialmente cuando el cable variadormotor es de gran longitud y/o las capacidades
entre fases y tierra son elevadas
Solución
Diferencial con elemento de filtrado para
detectar sólo las componentes de baja
frecuencia.
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
13
Motion&Drives
Protección diferencial – Fenómenos particulares
Protecciones BT
Corrientes de fuga al conectar
- Origen en los condensadores de los filtros RFI de los VV
- Generación de corrientes diferenciales residuales en la
conexión (de 0,5 a 3,5mA)
Incidencias
Disparos intempestivos.
Especialmente cuando hay múltiples
variadores.
Solución
Limitar el número de variadores alimentados
por un mismo diferencial.
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
14
Motion&Drives
Protección diferencial – Fenómenos particulares
Protecciones BT
Corriente de defecto con componente de CC
- Defectos de aislamiento sobre el bus CC
- Defectos de aislamiento sobre el circuito de disipación de
energía de frenado.
Solución
Utilización de diferenciales tipo B.
Si la alimentación es monofásica,
preferible Tipo A.
Nota: Tipos de Diferenciales según IEC 60755
Tipo AC: Para corrientes alternas sinusoidales
Tipo A: Para corrientes alternas que tienen una componente continua. Indicados para corrientes monofásicas rectificadas
Tipo B: Para las corrientes continuas. Indicados para todo tipo de corrientes y necesarios en particular para corrientes trifásicas rectificadas
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
15
Motion&Drives
Protección diferencial – Resumen
Protecciones BT
Nota: Tipos de Diferenciales según IEC 60755
Tipo AC: Para corrientes alternas sinusoidales
Tipo A: Para corrientes alternas que tienen una componente continua. Indicados para corrientes monofásicas rectificadas
Tipo B: Para las corrientes continuas. Indicados para todo tipo de corrientes y necesarios en particular para corrientes trifásicas rectificadas
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
16
Motion&Drives
Protección diferencial – Resumen
Protecciones BT
Escoger un modelo adecuado que incluya
Filtrado de Altas Frecuencias
Una temporización (evita los disparos a la
conexión).
Utilizar S.I.
Aumentar el umbral de disparo
Respetando los valores límite fijados para
las protecciones de personas.
Instalar un diferencial para cada variador
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
17
Motion&Drives
Contenidos
Definición HHP
Protecciones BT
Principales perturbaciones y soluciones
Nueva Oferta en Armario
Preguntas y respuestas
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
18
Motion&Drives
Principales perturbaciones y soluciones
Principales perturbaciones = CEM
Compatibilidad Electromagnética
Perturbaciones de Baja
frecuencia = Armónicos
Corriente
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
Tensión
Perturbaciones de Alta
frecuencia = RFI
Conducidas
Radiadas
19
Motion&Drives
Principales perturbaciones y soluciones
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
20
Motion&Drives
Principales perturbaciones y soluciones
Perturbaciones Baja Frecuencia Armónicos
Perturbaciones Alta Frecuencia - RFI
Perturbaciones aguas abajo del Variador
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
21
Motion&Drives
Principales perturbaciones y soluciones
Perturbaciones Baja Frecuencia Armónicos
Perturbaciones Alta Frecuencia - RFI
Perturbaciones aguas abajo del Variador
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
22
Motion&Drives
Principales perturbaciones y soluciones
Cómo se producen los Armónicos
- Armónicos
Ejemplo rectificador monofásico :
En esquema de la primera etapa del equipo observamos un puente
rectificador y una batería de condensadores
Una vez cargados, los condensadores, la corriente absorbida de la red
será la necesaria para mantenerlos cargados
El consumo será el del motor y el del propio equipo.
Será irregular y no senoidal
Tensión en el
Bus CC
Corriente en
los
condensadores
del bus CC
Tensión de
alimentación
V = E − Z ⋅I
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
23
Motion&Drives
¿Cómo se miden los armónicos?
Principales perturbaciones y soluciones
- Armónicos
Corriente total de distorsión armónica (THDI)
– THDI = Magnitud armónica comparada con la
fundamental.
Ej. Variador trifásico
con inductancia CC
THDI =
I 22 + I 32 + I 42 + ..I n2
I1
Los Armónicos se miden con un analizador de
espectro o calculados.
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
24
Motion&Drives
La corriente de línea efectiva (RMS)
depende de la THD
10 A
1
=
al
Tot
s
I rm
THDI = 48%
Principales perturbaciones y soluciones
- Armónicos
Cuanto más alta es la distorsión mayor es
la corriente absorbida
Irms Fundamental de entrada: 100 A
I RMS =
I12 + I 22 + I 32 + ..I n2
El factor de potencia depende
de la THD
El Cos ϕ de un variador es
cercano a 1 pero el factor de
potencia es peor debido a la
THD
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
D=
Cosϕ
1 + THDi2
P = UI 3 * D
25
Motion&Drives
Armónicos en Tensión
Principales perturbaciones y soluciones
- Armónicos
La corriente distorsionada genera distorsión en la tensión
Los armónicos de tensión son proporcionales a las corrientes armónicas
U hn = Z hn ⋅ I hn
Para cada índice armónico se aplica la ley de Ohm
Cuanto mayor es la impedancia de la alimentación mayores son los armónicos en
tensión (THDu).
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
26
Motion&Drives
Principales problemas generados por los
Armónicos
Principales perturbaciones y soluciones
- Armónicos
En la red de alimentación
Incremento de la Corriente RMS
– Sobrecarga del trafo, cableado, componentes, ...
Distorsión de la alimentación general
– Perturbaciones en equipos sensibles
Frecuencias armónicas
– Riesgo de resonancia con las baterías de
condensadores
En el Variador de Velocidad :
Mayor corriente RMS y rizado
- Sobrecarga del puente rectificador y de los
condensadores del variador.
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
27
Motion&Drives
La Normativa
Principales perturbaciones y soluciones
- Armónicos
IEC/EN 61800-3
Normativa Internacional para variadores de velocidad
Hace referencia a la IEC 61000-3-2 , informe técnico IEC 610003-4 y IEC 61000-3-12
IEEE 519
Prácticas recomendadas y requerimientos para el control de los
armónicos en sistemas de potencia eléctrica
Guía de utilización.
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
28
Motion&Drives
Principales perturbaciones y soluciones
IEC/EN61800-3 para HHP (I > 75A)
- Armónicos
Aunque la norma no plantea requerimientos específicos para
equipos HHP, se recomienda medidas para mitigar los efectos
ocasionados por los armónicos.
Requerimienteos THDI según la norma IEC
Residencial
VV I linea
<= 16A
Conexión directa a la red pública
Equipamiento Profesional
Norma
THDI
Rsce
Industrial
Equipamiento No profesional
Standard
THDI
Rsce
IEC 61000-3-12 <=48% >=120 IEC 61000-3-2
<5%
NS
Trafo MT/BT
SIN REQUERIMIENTO
16A < I <= 75A IEC 61000-3-12 <=48% >=120 IEC 61000-3-12 <=48% >=120
SIN REQUERIMIENTO
<=48% >=350
SIN REQUERIMIENTO
>=75A
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
IEC 61000-3-4
<=48% >=350 IEC 61000-3-4
29
Motion&Drives
IEEE 519
Principales perturbaciones y soluciones
- Armónicos
IEEE 519 Prácticas recomendadas y requerimientos para el control de
los armónicos en Sistemas Eléctricos de Potencia
La Norma no da limites para equipos individuales pero si para clientes
individuales.
La filosofía es limitar la inyección armónica para clientes individuales
para no causar distorsión en la tensión inaceptable.
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
30
Motion&Drives
Principales perturbaciones y soluciones
IEEE 519
- Armónicos
Clasificación Sistemas BT y límites de distorsión
Aplicaciones Sistemas
especiales1 Generales
THD (tensión)
3%
5%
Sistemas
dedicados2
10%
1 Inlcuye hospitales y aeropuertos
2 Un sistemad dedicado es exclusivamente dedicado a convertidores de carga.
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
31
Motion&Drives
Principales perturbaciones y soluciones
IEEE 519
- Armónicos
Límites de distorsión en corriente IEEE519 -1992
Máxima distorsión armónica en %
Rango Armónico
ISC/IL
<11
11≤h<17
17≤h<23
23≤h<35
35≤h
THD (I)
<20*
4.0
2.0
1.5
0.6
0.3
5.0
20<50
50<100
100<1000
>1000
7.0
10.0
12.0
15.0
3.5
4.5
5.5
7.0
2.5
4.0
5.0
6.0
1.0
1.5
2.0
2.5
0.5
0.7
1.0
1.4
8.0
12.0
15.0
20.0
Donde:
ISC = Máxima corriente de cortocircuito en el punto de conexión común (PCC).
IL = Máxima corriente de la instalación (fundamental) en el PCC.
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
32
Motion&Drives
Los armónicos y los transformadores
Principales perturbaciones y soluciones
- Armónicos
Los trafos deben ser sobredimensionados para tener en cuenta las
corrientes armónicas que generan pérdidas especiales suplementarias.
Según UNE 21.538 para trafos secos y
UNE 21.428 para trafos de aceite THDI
total en el secundario del trafo deben
ser inferiores al 5%.
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
33
Motion&Drives
Los armónicos y los transformadores
Principales perturbaciones y soluciones
- Armónicos
La solución de sobredimensionar el trafo solo puede ser contemplada
cuando es conocida la polución armónica y transmitida al fabricante antes del
estudio del trafo.
La norma UTE C15-112 suministra un factor de desclasificación en función
de las corrientes armónicas:
k=
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
1
1 + 0,1 ⋅
n1, 6 ⋅ hn
2
34
Motion&Drives
Principales perturbaciones y soluciones
Los armónicos y los transformadores
- Armónicos
Punto Común de Conexión "PCC" y ratio de cortocircuito "Rsce"
En una instalación, el PCC se define como el punto de conexión entere
las cargas no lineales y las lineales.
En la norma los límites de la THD están tabulados en función del Rsce
en el PCC
Rsce es la imagen de la
impedancia de la
alimentación.
PCC
Rsce también da
información sobre el
ratio entre la medida del
trafo respecto / la carga
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
35
Motion&Drives
Principales perturbaciones y soluciones
Los armónicos y los transformadores
Principales factores de influencia sobre la THD en el PCC
THDU
en el PPC1
Corriente de
cortorcircuito de la
alimentación
PCC1
Trafo
THDI
Potencia Nominal
(impedancia)
PCC2
THDU
VV
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
Technología
del VV
Cargas
Lineales
Motor
(*) Norma IEEE 519
Corriente de
cortocircuito
Alimentación
general
Distancia
Cable
en el PCC2
Dimensión Trafo (Rsce)
Distancia de cable
Cargas lineales/VV kVA
Impedancia VV
Pulsos VV
Carga Motor
- Armónicos
% carga
Motor
36
Motion&Drives
Soluciones para reducir los armónicos
Principales perturbaciones y soluciones
- Armónicos
Inductancia CA o CC (THDI<48%)
Transformador de aislamiento (alimentación dedicada)
Alimentación 12, ó 18 pulsos (THDI<5-10%)
Filtros pasivos (THDI<5-16%)
Filtros activos (ACUSINE; SEPD)
Equipos regenerativos (THDI<5%)
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
37
Motion&Drives
Inductancia CA ó CC
Principales perturbaciones y soluciones
- Armónicos
Solución a nivel de Variador
En términos de armónicos, el resultado es aparentemente equivalente.
La inductancia en el bus CC es sensiblemente más pequeña y la caída
de tensión es menor.
Una inductancia CA protege el puente rectificador de entrada del
variador.
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
38
Motion&Drives
Inductancia CA ó CC
Ventajas
La solución más eficiente por coste
(0-20% del coste del variador)
Reduce la Irms de linea próxima
al nivel de la I motor
Reduce la THDI alrededor del 5030% lo que es suficiente para la
mayoría de los casos
Las inductancias de línea protegen
la entrada del variador, limitan los
picos de tensión y la corriente de
cortocircuito.
Bajo riesgo de resonancia con
otros filtros
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
Principales perturbaciones y soluciones
- Armónicos
Inconvenientes
Voluminosa y pesada
Diseñada para carga nominal
para obtener una impedancia
efectiva. Poco efectiva a baja
carga y condiciones de
sobrecarga.
La caída de tensión puede
afectar en caso de condiciones de
alimentación bajas. Peores
prestaciones de par a bajas
vueltas
39
Motion&Drives
Filtros Pasivos
Principales perturbaciones y soluciones
- Armónicos
Cuando la inductancia no es suficiente y se
desea una THDI baja 16%, 13%, 10%, 8%, 5%
Ventajas
Protege la entrada del variador,
limita los picos de tensión y la
corriente de cortocircuito.
Baja caída de tensión
Alta eficiencia 99%
Fiable
Buena CEM
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
Inconvenientes
Voluminoso y pesado
Caro (50-80% del coste del
variador)
Diseñado para carga nominal
para obtener una impedancia
efectiva. Poco efectivo a baja
carga y condiciones de
sobrecarga.
Riesgo de resonancia con otros
filtros o batería de
condensadores
40
Motion&Drives
Principales perturbaciones y soluciones
Alimentación 12 ó 18 pulsos
- Armónicos
Doble rectificador (12p): Desfase de 30° reducción hasta el índice H7
Triple rectificador (18p): Desfase de 20º, reducción hasta el H13
Delta
Rectificador
6p
M
Inversor
+L
Star
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
Rectificador
6p
41
Motion&Drives
Alimentación 12 ó 18 pulsos
ONDA 6 PULSOS + INDUCTANCIA
THDI = 30,1 %
THDv = 8,1 %
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
Principales perturbaciones y soluciones
- Armónicos
ONDA 12 PULSOS
ONDA 18 PULSOS
THDI = 6,25 %
THDv = 5,2 %
THDI = 2,5 %
THDv = 2,9 %
42
Motion&Drives
Alimentación 12 ó 18 pulsos
Ventajas
Elimina hasta h7,(12p), ó H13(18p)
Reduce la THDi hasta
10-15%(12p), 5-3%(18p)
12p + L, 18p cumplen con la IEEE519
Supresión de tensiones de línea
transitorias
Buena CEM
Eficiente independiente de la carga
Principales perturbaciones y soluciones
- Armónicos
Inconvenientes
Muy voluminoso y pesado
Caro (100% del coste del VV)
Necesidad 2 o 3 rectificadores
Necesidad de un trafo específico
Interesante para HHP (>200kW)
Delta
Rectificador
6p
M
Inversor
Star
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
Rectificador
6p
43
Motion&Drives
Filtros Activos
Principales perturbaciones y soluciones
- Armónicos
La solución más eficiente es el filtrado activo
Su coste está justificado cuando se requiere THDi < 5%
Principalmente existen 2 tipos :
Rectificador “Active front end”
Filtro activo antiarmónico
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
44
Motion&Drives
Principales perturbaciones y soluciones
Filtros Activos
- Armónicos
Equipo regenerativo
Puente rectificador activo (IGBT) en vez de diodos.
El rectificador es controlado para absorber una corriente senoidal (THDI <5%)
Reversible cuando el VV actua como generador
Tipo de
Alimentación
% THDI
% THDv
RSC=20
% THDv
RSC=100
Forma de Onda
Corriente
Rectificador
6 pulsos
+L
+L
Rectificador
12 pulsos
Puente
IGBT
Distorsión en % de valores RMS
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
45
Motion&Drives
Filtros Activos
Principales perturbaciones y soluciones
- Armónicos
Equipo regenerativo
Ventajas
Casi una alimentación sinusoidal
(THD<5%)
Reversible, permite la devolución
de energía a la red
Puede integrarlo el variador
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
Inconvenientes
Muy caro si no se necesita
regeneración (150% del coste del
variador)
Mala CEM (el chopeado genera
perturbación)
Fiabilidad (IGBT, más
componentes
46
Motion&Drives
Soluciones para reducir los armónicos - Resumen
- Armónicos
Ninguna
Inductancia
3% -5%
Filtro
Passivo
12-18
Pulsos
Equipo
Regenerati
>80%
<48%
<5%-16%
<5%-10%
<5%
no
no
no
Estudio
sí
no
sí
sí
no
sí (18p)
sí
no
sí
sí
sí
no
<0,8
no
100%
Alta
Pobre
no
no
sí
0.75-0.95
yes
97%
Alta
Buena
débil
débil
no
0.75-1
yes
98%
Buena
Buena
no
sí
no
0.90-0.99
no
96%
Media
Buena
no
no
no
0.8-1
no
96%
Media
Pobre
no
no
Coste
Ratio de coste
Ratio dimensiones
Muy bueno
100%
100%
bueno
110%-120%
120%
<100kW
150%-200%
200%
>200kW
200%-250%
350%
Si regeneración
250%
150%-200%
Oferta =S= HHP
No procede
Toda la gama
de serie
Accesorio std
ó ATVCBL
ATVCBL
ATVCBL
Tipo de Solución
THDI
Cumplimento IEEE519
Cumplimiento IEC 61000 3-12
Cumplimiento IEC 61000 3-2
Caída de tensión
Factor de potencia
Influencia de la carga en el THD
Eficiencia
Fiabilidad
CEM
Influencia sobre otros VV
Riesgo de resonancia
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
Principales perturbaciones y soluciones
47
Motion&Drives
Principales perturbaciones y soluciones
Perturbaciones Baja Frecuencia - Armónicos
Perturbaciones Alta Frecuencia - RFI
Perturbaciones aguas abajo del Variador
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
48
Motion&Drives
Principales perturbaciones y soluciones
- RFI
¿Qué ocasiona los RFI?
Son ocasionadas principalmente por el “chopeado”
del voltaje de salida con altos dV/dt (PWM).
--> circulación de corrientes de fuga
--> generación de ondas electromagnéticas de HF.
Las corrientes de fuga son conducidas desde la
salida hasta la línea a través de los cables y la
capacitancia del motor, generando perturbaciones
HF hasta 30 MHz.
Las ondas electromagnéticas de HF son emitidas al
ambiente, generando perturbaciones radiadas de
hasta 1GHz
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
49
Motion&Drives
Soluciones para reducir los RFI
Principales perturbaciones y soluciones
- RFI
RESPETO A LAS NORMAS DE CABLEADO
Filtro
RFI
FILTROS RFI (perturbaciones conducidas y por consiguiente
las radiadas)
La elección del filtro depende del nivel requerido por la norma, y
de la longitud y tipo del cable motor.
Filtro de
Salida
Las perturbaciones pueden atenuarse si se tiene en cuenta la
CEM en el diseño (ej. Planos internos de masa) .
Las perturbaciones radiadas se minimizan utilizando
conducciones metálicas o cables apantallados.
Grandes distancias de cable, inductancias motor y filtros
sinusoidales.
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
50
Motion&Drives
RFI: IEC/EN 61800-3 edición 2
Principales perturbaciones y soluciones
Ambiente 1
« residencial »
C1
EN 55011 Clase B grupo 1
C2
Categoría 2
EN55011 Clase A grupo 1
Instalado y puesto en marcha por un profesional
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
Ambiente 2
« Industrial»
C3
Categoría 1
- RFI
Categoría 3
EN 55011 Clase A grupo 2
U < 1000V I<100A
U < 1000V I>100A
Puesta en marcha por un profesional
C4
Categoría 4
SIN REQUERIMIENTOS
> 400 A ó > 1000 V o sistemas complejos
PLAN CEM
51
Motion&Drives
RFI en HHP
Principales perturbaciones y soluciones
- RFI
Las emisiones de HF no son críticas para los HHP por:
Los límites para > 100A (~ 55 kW) son C3-2
Los límites para > 400A (~ 200 kW) no están
especificados, aunque debe prepararse un plan CEM de
la instalación
No obstante, toda la gama ATV71/61 HHP cumple con
C3 de base (conducidas & radiadas)!
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
52
Motion&Drives
Principales perturbaciones y soluciones
Perturbaciones Baja Frecuencia - Armónicos
Perturbaciones Alta Frecuencia - RFI
Perturbaciones aguas abajo del Variador
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
53
Motion&Drives
Perturbaciones aguas abajo del Variador
¿Porqué las perturbaciones aguas abajo del variador?
RFI
ATV
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
M
54
Motion&Drives
Factores que limitan la distancia de cable
Perturbaciones aguas abajo del Variador
Corrientes parásitas
Mantener los límites CEM
Disipaciones de calor en la inductancia motor
Picos de tensión en los terminales del motor
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
55
Motion&Drives
Inductancias motor
Perturbaciones aguas abajo del Variador
Filtro motor ≈ inductancia motor.
La solución más eficiente para proteger el motor
Permiten aumentar la distancia de cable.
Reducen los dv/dt
Reducen los picos de tensión
Alimentación
dv/dt
400V
< 500 V/ s
500V
< 750 V/ s
690V
< 1000 V/ s
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
Picos de V
< 1000V
< 1300V
< 1600V
56
Motion&Drives
Inductancias vs filtros sinusoidales
Perturbaciones aguas abajo del Variador
Del 5 al 15% del precio de un filtro sinusoidal
Reducidas dimensiones
Mejor limitación de tensión respecto a tierra
Menor caída de tensión
El filtro sinusoidal solo permite la ley U/f y baja dinámica
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
57
Motion&Drives
Perturbaciones aguas abajo del Variador
Soluciones para HHP
0
50
100
150
200
250 300
400
500
600 m
Apantallado
400V
Sin pantalla
Apantallado
690V
Sin pantalla
Función software
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
Inductancia Motor
2 x Inductancia Motor
58
Motion&Drives
Corrientes parásitas o de fuga
Afectadas principalmente por:
Perturbaciones aguas abajo del Variador
R
F
I
A
T
V
Desequilibrio en la alimentación
La tasa total de distorsión armónica - THDu
Tolerancia de los condensadores (filtros RFI)
Longitud del cable
Tipo de cable (apantallado o no apantallado)
Instalación: malla conectada en un lado o en los dos (variador, motor)
Frecuencia de salida
Frecuencia de chopeado (portadora)
M
Las corrientes parásitas de los filtros integrados representan pocos mA
Las corrientes parásitas en funcionamiento pueden llegar varios 100mA
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
59
Motion&Drives
Perturbaciones aguas abajo del Variador
Corrientes parásitas en los rodamientos del motor
Críticas para potencias > 100 kW
Problemas a los pocos meses de la instalación (Vibraciones, ruidos)
Estrías en los rodamientos y elementos de rodaje grises o mate
ATV
Carga
Ib
IbFC
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
60
Motion&Drives
Perturbaciones aguas abajo del Variador
Corrientes parásitas en los rodamientos del motor
Clase Motor
Soluciones:
kV
Utilizar motores con rodamientos aislados
Reducir las corrientes de fuga
Reducir los dV/dt con inductancias motor
Reducir la frecuencia de corte (1-3Khz)
Dv/dt µs
Mejorar las conexiones a tierra
Optimizar las conexiones a tierra de AF entre el
variador-motor-reductor-maquina
El motor no debe tener mejor tierra que la carga
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
61
Motion&Drives
Contenidos
Definición HHP
Protecciones BT
Principales perturbaciones y soluciones
Nueva Oferta en Armario
Preguntas y respuestas
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
62
Motion&Drives
Nueva oferta en armario
Oferta estándar 2008
Potencias desde 75/90kW a 630/800kW
Tensiones 400/500/690V
Grado de protección IP23 e IP54
Circuito de ventilación común o separado
Posibilidad de añadir opciones
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
63
Motion&Drives
Nueva oferta en armario
Oferta estándar 2008
Protección Térmica
Relé Electrónico Integrado
sondas PTC, PT100
Protección Magnética
Fusibles ultrarrápidos,
disyuntor
Interruptor seccionador,
bornas motor, panel carril
DIN y consola puerta de
armario.
Armónicos y protección
para redes perturbadas
Atenuación RFI
FILTRO CEM
INTEGRADO
Dv/dt y sobretensiones motor
... y + opciones
configurables de base
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
64
Motion&Drives
Oferta estándar 2008 - Opciones
Nueva oferta en armario
Opciones Variador
−
−
−
−
Cartas de comunicación ATV61/71
Cartas ampliación E/S
Cartas para retorno de velocidad
Unidades de frenado
Opciones Alimentación
−
−
−
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
Interruptor principal en puerta de armario
Disyuntor
Contactor principal
65
Motion&Drives
Oferta estándar 2008 - Opciones
Nueva oferta en armario
Opciones Motor
−
−
−
−
−
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
Inductancia motor (filtros dv/dt)
Filtro sinusoidal
Relé PTC ó Pt100
Control temperatura motor
Control ventilador motor
66
Motion&Drives
Oferta estándar 2008 - Opciones
Nueva oferta en armario
Opciones armario
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
Seta de emergencia
Transductores de medida
Indicadores de tensión e intensidad de entrada
Bornas personalizadas
Selector Local/Remoto
Relé libre de potencial
Calefacción armario
Zócalo
Fuente de Alimentación 230V
Aire acondicionado
Entrada cable por la parte superior.
67
Motion&Drives
Oferta ATVCBL – Armario personalizado
Nueva oferta en armario
Personalización del acabado del armario
Circuito de by-pass
– Arranque directo
– Arranque estrella/triangulo
– Arrancador
Distintas opciones de refrigeración
– Intercambiador agua/agua, agua/aire, aire/aire
– Intercambiador agua/aire
– Acoplamiento de variadores refrigerados por
agua.
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
68
Motion&Drives
Oferta ATVCBL – Armario personalizado
Nueva oferta en armario
Sistema regenerativo (Rectificador
inteligente)
Acoplamiento de diversos variadores bus
CC
Integración PLC
Supervisión motores mediante módulos
sondas motor.
Multimotor
Soluciones 6-p, 12-p, 18-p y 24-p
Etc...
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
69
Motion&Drives
Nueva oferta en armario
ATV61
Par
Variable
690(500)V
480V
Par Ctte
690(500)V
ATV71
480V
Oferta VHP “Very High Power”
Armarios HHP <500 kW
Variadores HHP 500 kW
Armarios HHP <630 kW
VHP hasta 2000(1500) kW
Variadores HHP hasta 630 kW
Armarios HHP <630 kW VHP hasta 1400kW
Variadores HHP hasta 630 kW
Armarios HHP <800 kW
VHP hasta 2400(1800) kW
Variadores HHP hasta 800 kW
90 kW
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
VHP hasta 1300 kW
hasta
2400 kW
70
Motion&Drives
Contenidos
Definición HHP
Protecciones BT
Principales perturbaciones y soluciones
Nueva Oferta en Armario
Preguntas y respuestas
Jornada HHP
Marc Mas
jueves, 26 de junio de 2008
71