M esquemas cap2_arrancadores_de_motor_y_drives

Embed Size (px)

Text of M esquemas cap2_arrancadores_de_motor_y_drives

  • 1. Manual de esquemas Moeller 02/05 2-1 2 Arrancadores de motor electrnicos y drives pgina Generalidades 2-2 Bases de los sistemas de accionamiento 2-7 Arrancadores suaves DS4 2-19 Arrancadores suaves DM4 2-22 Convertidores de frecuencia DF51, DV51, DF6, DV6 2-26 Ejemplos de conexin DS4 2-38 Ejemplos de conexin DM4 2-54 Ejemplos de conexin DF51, DV51 2-69 Ejemplos de conexin DF6 2-77 Ejemplos de conexin DV6 2-80 System Rapid Link 2-86

2. Manual de esquemas Moeller 02/05 2-2 Arrancadores de motor electrnicos y drives 2 Generalidades La gama completa para la conexin del motor Las distintas aplicaciones precisan distintos requi- sitos en cuanto a los accionamientos elctricos: En el ms fcil de los casos el motor se conecta con un contactor electromecnico. La combina- cin de proteccin de motores y proteccin de lnea se denomina arrancador de motor. Las exigencias referentes a la conexin frecuente y/o silenciosa las cumplen los contac- tores semiconductores sin contactos. Adems de la proteccin de lnea, contra cortocircuitos y sobrecargas clsica, segn la coordinacin de tipo 1 o 2 tambin se utilizan semifusibles extrarrpidos. En el arrancador directo (estrella-tringulo, arrancador inversor, regulacin por cambio de nmeros de polos) se producen puntas de corriente e impactos instantneos perturba- dores. En este caso, los arrancadores suaves ofrecen un arranque suave con proteccin de red. Las exigencias para una velocidad con regula- cin continua o un ajuste del par condicionado por la aplicacin las cumplen hoy en da los convertidores de frecuencia (convertidor de frecuencia U/f, convertidor de frecuencia vecto- rial, servo). En general rige lo siguiente: La aplicacin define el accionamiento. Motor asncrono de corriente trifsica En primer lugar, una tarea motriz requiere un motor de accionamiento, cuyas propiedades en cuanto a la velocidad, el par y la regulacin sean compatibles con la tarea seleccionada. El motor ms utilizado a escala mundial es el motor asncrono trifsico. Su diseo robusto y slido as como los elevados grados de proteccin y ejecuciones normalizadas constituyen las prin- cipal caracterstica de este rentable motor elc- trico que es el ms utilizado. M 3~ M 3~ M 3~ M 3~ M 3~ Conectar Distribucin de energa Proteger Cortocircuito Sobrecarga Cortocircuito Semiconductor Convertidor de frecuencia, protector de motor Arranque electrnico Cortocircuito Sobrecarga Semiconductor electrnico electro- mecnico electro- mecnico electro- mecnico Cortocircuito Sobrecarga Semiconductor Conectar Mando/ Regulacin Conectar frecuente y silenciosamente Arranque suave Regulacin de velocidad 3. Arrancadores de motor electrnicos y drives Generalidades Manual de esquemas Moeller 02/05 2-3 2 Como caractersticas del motor trifsico cabe destacar las curvas caractersticas dearranque con momento de apriete MA, momento de inversin MK y par nominal MN. El motor trifsico tiene tres fases de devanado, separadas una de la otra 120/p (p = nmero de pares de polos). Al conectar una tensin trifsica desplazada 120 en el tiempo, se crea en el motor un campo giratorio. Mediante la accin de induccin, se crean en el devanado rotrico el campo giratorio y el par. En este caso, la velocidad del motor depende del nmero de pares de polos y de la frecuencia de la tensin que se debe alimentar. El sentido de giro puede invertirse cambiando las dos fases de conexin. ns = giros por minuto f = frecuencia de la tensin en Hz p = nmero de pares de polos Ejemplo: motor de 4 polos (nmero de pares de polos = 2), frecuencia de red = 50 Hz, n = 1500 min-1 (velocidad sncrona, velocidad del campo giratorio) Condicionado por la accin de induccin, el rotor del motor asincrnico no puede alcanzar la velo- cidad del campo giratorio sncrona ni siquiera en marcha en vaco. La diferencia entre la velocidad sncrona y la velocidad del rotor se denomina desli- zamiento. P2 = potencia del eje en kW M = par en Nm n = velocidad en min-1 M, I IA MA Mk Ms MM MB ML MN IN nN nS n0 0 L1 L2 L3 90 120 180 270 360 120 120 ns = f x 60 P Velocidad de deslizamiento: S = ns n ns Velocidad de una mquina asncrona: n = f x 60 (1 s) P Para la potencia rige: P2 = M x n h = P2 9550 P2 P1 = U x I x W3 cos v 4. Arrancadores de motor electrnicos y drives Generalidades Manual de esquemas Moeller 02/05 2-4 2 Los datos nominales elctricos y mecnicos del motor se indican en la placa de caractersticas. La conexin elctrica del motor asincrnico de corriente trifsica se produce normalmente mediante seis conexiones atornilladas.Para ello, se distingue entre dos tipos de conexin base, la conexin estrella y la conexin de tringulo. Nota: En la conexin de servicio, la tensin asignada del motor debe corresponderse con la tensin de red. Motor & Co GmbH Typ 160 l 3 ~ Mot. S1 Nr. 12345-88 400/690 VyD 29/17 15 1430 50 Iso.-Kl. IP t IEC34-1/VDE 0530 0,85ykW U/min Hz A 54F U1 V1 W1 W2 U2 V2 Conexin estrella Conexin de tringulo ULN = W3 x UW ILN = IW ULN = UW ILN = W3 x IW V1 W2 U2 V2 W1 U1 L3 L2 ULN ILN L1 V1 U2 V2 W1 W2 U1 L3 L2 ULN ILN L1 U1 V1 W1 W2 U2 V2 U1 V1 W1 W2 U2 V2 5. Arrancadores de motor electrnicos y drives Generalidades Manual de esquemas Moeller 02/05 2-5 2 Proceso de arranque y operacional Entre los procesos de arranque y operacionales ms importantes de los motores asincrnicos de corriente trifsica cabe citar los siguientes: Arranque directo (electromecnico) Conexin estrella-tringulo (electromecnica) M ~ I, n = constante My ~ l Md, n = constante M 3 h M 3 h D y IN MN nN IN y D MN nN 100 % t U 100 % 58 % U t D y 6. Arrancadores de motor electrnicos y drives Generalidades Manual de esquemas Moeller 02/05 2-6 2 Arrancador suave y contactor semiconductor (electrnicos) Convertidor de frecuencia (electrnico) M ~ U2, n = constante M ~ U/f, n = variable UBoost = tensin de inicio (regulable) tRamp = tiempo de rampa (regulable) U2 = tensin de salida (regulable) UBoost = tensin de inicio (regulable) tRamp = tiempo de rampa (regulable) M 3 h M 3 h A RUN PRG Hz PRG ENTER I O POWER ALARM IN MN nN IN MN n0 n1 n2 ... nN ... nmax 100 % 30 % U U Boost t t Ramp 100 % U U2 U Boost t t Ramp 7. Manual de esquemas Moeller 02/05 2-7 Arrancadores de motor electrnicos y drives 2 Bases de los sistemas de accionamiento Aparatos de la electrnica de potencia Los aparatos de la electrnica de potencia sirven para adaptar de forma continua magnitudes fsicas, p. ej. la velocidad o el par, al proceso de fabricacin. La energa obtenida de la red elctrica se prepara en el dispositivo electrnico de potencia y se suministra al consumidor de energa (motor). Contactores semiconductores Los contactores semiconductores permiten una conexin rpida y silenciosa de motores trifsicos y cargas hmicas. En este caso, la conexin se realiza automticamente hasta el momento ptimo y se suprimen las puntas de corriente y los picos de tensin no deseados. Arrancadores suaves Accionan la tensin de red en un tiempo regulable el 100 %. El motor arranca prcticamente sin sacudidas. La reduccin de la tensin provoca una reduccin cuadrtica del par con relacin al par de arranque normal del motor. Los arrancadores suaves son especialmente adecuados para el arranque de cargas con un curso cuadrtico de la velocidad o del par (p. ej. bombas o ventiladores). Convertidores de frecuencia Los convertidores de frecuencia convierten la red de corriente alterna o trifsica con tensin y frecuencia constantes en una nueva red trifsica, cuya tensin y frecuencia son variables. Este accionamiento de la tensin/frecuencia permite regular la velocidad de motores trifsicos de forma continua. El accionamiento tambin puede controlarse con par nominal en caso de poca velo- cidad. Convertidores de frecuencia vectoriales Mientras que en los convertidores de frecuencia el motor trifsico se acciona mediante una relacin U/f con regulacin de la curva caracterstica (tensin/frecuencia), en los convertidores de frecuencia vectorial se realiza mediante una regu- lacin sin sensores, orientada al flujo del campo magntico en el motor. En este caso, la magnitud controlada es la intensidad de motor. De este modo, el par de apriete se regula de forma ptima para aplicaciones muy exigentes (mecanismos de mezcla y agitacin, extrusores o dispositivos de transporte). 8. Arrancadores de motor electrnicos y drives Bases de los sistemas de accionamiento Manual de esquemas Moeller 02/05 2-8 2 Sistemas de accionamiento de Moeller Denominacin Referencia Intensidad asignada [A] Tensin de red [V] Potencia asig- nada del motor [kW] Contactor semicon- ductor para carga hmica e inductiva DS4-140-H 1050 1 AC 110500 Arrancador suave DS4-340-M 623 3 AC 110500 2,211 (400 V) Arrancador suave con inversin del sentido de giro DS4-340-MR 623 3 AC 110500 2,211 (400 V) Arrancador suave con rel de bypass DS4-340-MX, DS4-340-M + DIL 1646 3 AC 110500 7,522 (400 V) Arrancador suave con rel de bypass e inver- sin del sentido de giro DS4-340-MXR 1631 3 AC 110500 7,515 (400 V) Arrancador suave (tipo de conexin In-Line) DM4-340... 16900 3 AC 230460 7,5500 (400 V) Arrancador suave (tipo de conexin In-Delta) DM4-340... 16900 3 AC 230460 11900 (400 V) Convertidor de frecuencia DF51-322... 1,410 1 AC 230 3 AC 230 0,252,2 (230 V) Convertidor de frecuencia DF51-340... 1,516 3 AC 400 0,377,5 (400 V) Convertidor de frecuencia DF6-340... 22230 3 AC 400 11132 (400 V) Convertidor de frecuencia vectorial DV51-322... 1,411 1 AC 230 3 AC 230 0,252,2 (230 V) Convertidor de frecuencia vectorial DV51-340... 1,516 3 AC 400 0,377,5 (400 V) Convertidor de frecuencia vectorial DV6-340... 2,5260 3 AC 400 0,75132 (400 V) 9. Arrancadores de motor electrnicos y drives Bases de los sistemas de accionamiento Manual de esquemas Moeller 02/05 2-9 2 Contactor semiconductor DS4- Convertidor de frecuencia DF51- Convertidor de frecuencia vectorial DV51- Convertidor de frecuencia DF6-340- Convertidor de frecuencia vectorial DV6-340- Arrancador suave DM4- A RUN PRG Hz PRG ENTER I O POWER ALARM 10. Arrancadores de motor electrnicos y d