SIMOREG DC Master - · PDF filemecánicos rotativos peligrosas (ventiladores) y controlan piezas mecánicas rotativas (Accionamientos). Se producirá la muerte, ... En caso de duda,

SIMOREG DC MasterSerie 6RA70

AplicaciónConsejos sobre configuración,

hardware/software ysobre regulación

Convertidores (reguladores) con microprocesador desde 6kW hasta1900kWpara accionamientos de corriente continua de velocidad variable

Edición 03

Edición 03 02.02

Siemens AG 2000 All rights reserved

NOTAEste documento de aplicación no pretende abarcar todos los detalles o variantes del equipo o todoempleo o aplicación imaginable.Si necesitase información adicional y surgiesen problemas específicos que no hayan sido abordados consuficiente detalle para su área de aplicación, por favor diríjase a la filial local de Siemens.

El contenido de este documento de aplicación no forma parte de ningún acuerdo, promesa o relaciónjurídica previa o todavía existente ni supone ninguna modificación de las mismas. El contrato de compraen cuestión representa todas las obligaciones de la subdivisión Accionamientos de velocidad variableA&D de SIEMENS AG. La garantía establecida en el contrato entre las partes constituye la única garantíaasumida por la subdivisión Accionamientos de velocidad variable A&D. Las disposiciones contractualesde garantía no verán ampliadas ni modificadas por las manifestaciones de este documento de aplicación.

ADVERTENCIALos dispositivos señalados contienen tensiones eléctricas peligrosas, componentesmecánicos rotativos peligrosas (ventiladores) y controlan piezas mecánicas rotativas(Accionamientos). Se producirá la muerte, graves lesiones físicas o importantes dañosmateriales si no se respetan las instrucciones contenidas en los manuales de instruccionescorrespondientes.

Los trabajos en y con estos equipos deberán ser realizados exclusivamente por personalcualificado que se haya familiarizado previamente con todas las instrucciones de seguridad eindicaciones, consejo para montaje, empleo y mantenimiento contenidas en los manuales deinstrucciones.

Para asegurar un perfecto y seguro funcionamiento de los equipos es preciso realizar untransporte adecuado, un almacenamiento, instalación y montaje profesionales así como unmanejo y mantenimiento minuciosos.

No está permitida la transmisión ni reproducción de este documento,aprovechamiento y comunicación de su contenido mientras no seautorice expresamente. Se exigirán indemnizaciones por daños yperjuicios en el caso de infracciones a esta norma. Reservados todoslos derechos, en concreto en el caso de concesión de patentes oregistro de modelos de utilidad.

Hemos verificado el contenido de la publicación para asegurar lacoincidencia con el hardware y software descritos. Sin embargo, nopueden excluirse discrepancias, por lo cual no asumimos ningunagarantía de la plena coincidencia. Sin embargo, los datos recogidos enesta publicación serán verificados con regularidad y se incluirán lasnecesarias correcciones en sucesivas ediciones. Agradeceríamoscualquier propuesta de mejora.

SIMOREG ® es una marca registrada de Siemens

02.02 Edición 03

Siemens AG 3-20SIMOREG DC Master Aplicación: Consejos sobre configuración, hardware/software y sobre regulación

0 ÍndicePágina

1 Ámbito de aplicación ............................................................................................42 El diseño y la configuración.................................................................................52.1 Motor de corriente continua................................................................................................................ 52.2 Convertidor 6RA70 SIMOREG DC-MASTER..................................................................................... 62.3 Transformador de convertidor ............................................................................................................ 82.4 Reactancia de conmutación ............................................................................................................... 82.5 Contactor general ............................................................................................................................... 92.6 Interruptores de protección................................................................................................................. 92.7 Fusibles de protección de semiconductores .................................................................................... 102.8 Cables............................................................................................................................................... 102.9 Filtro supresor de interferencias radiofónicas .................................................................................. 102.10 Coseno de PHI ................................................................................................................................. 112.11 Armónicos en la red.......................................................................................................................... 112.12 Sistema de compensación ............................................................................................................... 11

3 Pequeño ABC del hardware ...............................................................................123.1 La electrónica con microprocesador ................................................................................................ 133.1.1 Entradas/salidas analógicas............................................................................................................. 133.1.2 Entrada de generador de impulsos .................................................................................................. 133.1.3 Interfaces serie ................................................................................................................................. 143.1.4 Interface de motor ............................................................................................................................ 143.1.5 Módulos auxiliares ............................................................................................................................ 143.2 Adquisición de valores medidos en el SIMOREG DC Master 6RA70.............................................. 15

4 El software: Adaptación flexible ........................................................................175 Variables características de regulación............................................................185.1 Regulación de corriente.................................................................................................................... 185.2 Regulación de velocidad de giro....................................................................................................... 185.3 Optimizaciones automáticas sirven de ayuda para la puesta en servicio. ....................................... 185.4 Ciclos de cálculo............................................................................................................................... 18

Edición 03 02.02

4-20 Siemens AGSIMOREG DC Master Aplicación: Consejos sobre configuración, hardware/software y sobre regulación

1 Ámbito de aplicaciónLos convertidores SIMOREG están equipados con funciones totalmente digitales de regulación y sirven parala alimentación de inducido y de excitación de accionamientos de corriente continua de velocidad variable.

Totalmente digitales con experiencia: los convertidores con regulación digital de SIEMENS están en elmercado desde 1986. Desde entonces han entrado en servicio más de 100 000 SIMOREGs digitales, entodo el mundo, en todas las áreas industriales que utilizan sistemas de corriente continua, ya sea en grúas,máquinas para la producción de papel, máquinas para la producción de película plástica o trenes delaminación: el convertidor digital de SIEMENS como accionamiento de corriente continua de velocidadvariable se ha impuesto.

De serie:

• Tensión asignada de conexión: 400, 460, 575, 690, 830 V

• Corriente asignada de circuito de inducido: 15 hasta 2000 A (con conexión en paralelo de SIMOREGs sealcanzan hasta 12000 A)

• Corriente asignada de excitación 3 hasta 40 A

• Es posible un funcionamiento con 6 y 12 impulsos

• Es posible una corriente de excitación superior a 40A mediante un aparato 6RA70/1 cuadranteindependiente

Un amplio intervalo de tensiones de entrada admisibles y un software flexible permiten utilizar los aparatostambién para áreas de aplicación especiales.

Aplicaciones especiales

• Alimentación de la excitación de grandes generadores

• Alimentación de imanes elevadores

• Alimentación de buses de corriente continua controlados en regulación

• Carga de bloques de baterías

• Alimentación del circuito intermedio de grandes instalaciones de convertidores tipo PWM

Para diseño y configuración de sistemas con convertidores 6RA70 se utiliza el catálogo DA21⋅1998. Elsiguiente documento de aplicación permitirá dar respuesta a preguntas adicionales sobre diseño yconfiguración y sobre las características de los aparatos.

02.02 Edición 03


2 El diseño y la configuraciónLas fórmulas empleadas, en parte, representan aproximaciones, lo cual, en la práctica real, en la mayoría delos casos es suficiente para una rápida determinación de las magnitudes.

2.1 Motor de corriente continuaEl diseño y la configuración se inician con el dimensionamiento del motor de corriente continua según elcatálogo DA12. En función de la red de alimentación y del modo de funcionamiento 1Q / 4Q (funcionamientoen un cuadrante/cuatro cuadrantes) se obtiene la tensión asignada de inducido del motor que permitecontinuar el dimensionamiento del circuito de inducido.

Tensión asignada deinducido motor

Red alimentación50/60 Hz

Circuito convertidor Modofuncionamiento

420 V 3AC 400 V (B6)A(B6)C 4Q

470 V 3AC 400 V B6C 1Q

520 V 3AC 500 V (B6)A(B6)C 4Q

600 V 3AC 500 V B6C 1Q

720 V 3AC 690 V (B6)A(B6)C 4Q

810 V 3AC 690 V B6C 1Q

A tensiones de red de 415 / 440 / 460 / 480 V se elige el circuito de inducido adecuado inmediato siguiente.La adaptación de precisión de la velocidad de giro puede realizarse mediante la excitación del motor. En elcaso de existir desviaciones importantes entre la tensión asignada del motor y la tensión de salida delconvertidor, rogamos consultar al fabricante del motor.Nota: si se trata de motores SIEMENS, hasta el tamaño constructivo 136 la tensión nominal admisible de lared alimentadora puede ser de como máximo 440 V.En el capítulo siguiente se incluye un ejemplo de cálculo.Como tensión asignada para la excitación del motor se recomienda 310 V. Dado que los aparatos 6RA70disponen de un equipo de excitación integrado con regulación, es posible también un debilitamiento delcampo en función de la velocidad de giro. En la zona de debilitamiento de campo, el motor trabaja a potenciaconstante, disminuyendo el par a medida que aumenta la velocidad de giro.La relación entre la potencia asignada y el par se deriva de la siguiente ecuación:M = (9549 * PN) / nM: Par del motor [Nm], PN: Potencia asignada del motor [kW], n: Velocidad de giro del motor [min-1].Para velocidades de giro hasta la velocidad de giro asignada (zona de regulación del inducido), se consideracomo par el par asignado del motor. Respetar el límite de sobrecarga del motor según DA12.Con frecuencia también es necesario retroequipar instalaciones existentes con motores antiguosincorporando a las mismas convertidores modernos.¿Qué se ha de tener presente en este aspecto?a) Dado que los motores antiguos, en la mayoría de los casos, se construyeron también con un cierto

margen de seguridad, en la alimentación con convertidor de 6 impulsos, en la mayoría de los casos noes preciso instalar una reactancia filtro en el circuito de corriente continua.

b) Para los nuevos motores SIEMENS modernos, en procesos dinámicos se admiten velocidades devariación de la corriente de hasta 200 IN/s. En el caso de motores antiguos debe procederse con mayorsuavidad. Para ello, en el SIMOREG 6RA70 se activa el integrador de consigna de corriente.Propuesta de parametrización: configurar el parámetro P157 = 1, P158 = 0.040.

c) Y si la tensión nominal del motor es claramente inferior, p. ej., se sitúa en torno a 160 ó 220 V y se deseautilizar el motor conectado directamente a través de un convertidor a la red de 400 V, se ha proceder concuidado.Pese a que la media de la tensión de salida en el SIMOREG puede controlarse en regulación entre ceroy la tensión de salida asignada, como tensión pico se produce el valor eficaz de la tensión de redmultiplicado por la raíz cuadrada de dos y, en una red de 400 V, esto supone nada más y nada menosque 565 V. La cuestión de si este valor es admisible para el colector puede plantearse al fabricante delmotor. En caso de duda, coloque un transformador adaptador en la entrada SIMOREG. El cálculocorrespondiente se incluye en los capítulos siguientes.

Edición 03 02.02


ATENCIONSi se utilizan motores SIEMENS con excitación por imanes permanentes del modelo 1HU., es precisoanteponer al convertidor un transformador adaptador en función de la tensión asignada de inducido delos motores (valor orientativo de la tensión de secundario: Usec = Uinducido * 0,98).

Las características de los motores SIEMENS son:- Alta densidad de potencia en construcción compacta- Alta seguridad funcional y disponibilidad: Vida útil de las escobillas de hasta 15000 horas- Alta dinámica: Tiempos de activación de la regulación de par inferiores a 10 ms en el caso de

funcionamiento con SIMOREG- Elevados pares límite dinámicos para unos tiempos de inversión de maniobra cortísimos- Excelente concentricidad: ondulación del par inferior a 1% a 50/min-1

- Concepción de diagnóstico apta para bus, permitiendo un cómodo mantenimiento conjuntamente con el6RA70

- Sistema modular para adaptación a las exigencias del cliente

2.2 Convertidor 6RA70 SIMOREG DC-MASTEREl SIMOREG es un convertidor con conmutación natural, lo cual exige la presencia de una tensión de redpara la conmutación de la corriente, no siendo posible mantener el flujo de corriente si falla la tensión de red(p., ej., en el caso de una breve interrupción).En aparatos de funcionamiento en cuatro cuadrantes y con regeneración, si falla la tensión de alimentación obien si existe una fuerte subtensión de red puede llegar a actuar una protección (Pérdida de estabilidad delinverter). Se trata de un efecto físico del circuito convertidor que no puede evitar el sistema de regulación. Laalimentación se realiza con corriente alterna (para el circuito de excitación) / corriente trifásica (para elcircuito de inducido), no siendo posible utilizar la etapa de potencia acoplada a una red de corriente continua.El SIMOREG 6RA70 admite sobrecargas de breve duración de hasta 1,8 veces la corriente asignadasiempre que el aparato se haya utilizado con una corriente de carga base inferior a la corriente asignada delaparato. Si el aparato se utiliza durante un período prolongado a la corriente asignada no es posible unasobrecarga. Para ello, en el aparato se calcula el estado térmico de los tiristores para garantizar unaprotección de los semiconductores de potencia. Si se alcanzan los límites térmicos en el caso desobrecarga, opcionalmente puede producirse una reducción automática a la corriente asignada del aparato ouna desconexión con mensaje de error. La configuración de la sobrecarga se realiza con el catálogo DA21 obien con las instrucciones de empleo.

Banda de tensión nominal admisible de la tensión de alimentaciónLa banda de la tensión de entrada admisible depende de la tensión asignada de conexión del aparato6RA70. Para tensiones de red de 480V/500V/575V se utilizan aparatos con una tensión asignada deconexión de 575 V. Para una pequeña tensión de entrada de 15 hasta 85 V está disponible la opción dehardware L04.

Tensión asignada de conexión 6RA70 Banda de tensión nominal de red alimentadora

Circuito de inducido 400V 3AC 85 - 415 V

Circuito de inducido 400/460/575 V con opción L04 3AC 15 - 85 V

Circuito de inducido 460 V 3AC 85 – 460 V



Circuito de excitación 2AC 85 – 460 V

PRECAUCIONEn funcionamiento a 4 cuadrantes con realimentación a la red, la tensión de red debe ser siempresuperior a la tensión de motor/1,17, ya que, de lo contrario, puede producirse la pérdida de estabilidad delinverter con actuación de alguna protección.

02.02 Edición 03


Tensión continua de salida en el SIMOREGLa tensión asignada de salida indicada en las características técnicas es válida para la tensión asignada deconexión menos el 5%. Por consiguiente, en el cálculo ya se ha incluido una cierta reserva para abarcar lassobretensiones ordinarias de la red alimentadora.Es posible realizar un cálculo más exacto de la tensión de salida en base a la siguiente fórmula.

Circuito de inducido:

Circuito de 4 cuadrantes (B6)A(B6)C: UDC-Salida = USIMOREGCon * 1,35 * cos 30° = USIMOREGCon * 1,17

Circuito de 1 cuadrante B6C: UDC-Salida = USIMOREGCon* 1,35 * cos 5° = USIMOREGCon * 1,34

Circuito de excitación:Circuito B2HZ: UDC-Salida = USIMOREGCon * 0,9

Para tensiones asignadas de excitación entre 180 y 340 V (normalmente 310 V) se ha previsto una tensiónde alimentación del convertidor de 400 V (excepción en motores más antiguos) y para una tensión asignadainferior del sistema de excitación del motor se recomienda colocar un transformador adaptador en el lado dealimentación.Nota: Como USIMOREGCon se utiliza la tensión de red menos la caída de tensión de la reactancia deconmutación (normalmente 4% de la tensión de red).UDC-Salida : Tensión de salida calculada en el SIMOREG.Si se utiliza un transformador-adaptador, debe calcularse un cierto porcentaje como reserva de tensión.

Ejemplo de cálculo:Datos del sistema: tensión nominal de red 415 V, caída de tensión en la reactancia de conmutación 16 VFuncionamiento en 4 cuadrantes,

USIMOREGCon = 415 - 16 = 399 V

UDC-Salida = 399 * 1,17 =467 V

Como circuito de inducido para el motor puede seleccionarse el circuito correspondiente con 470 V.Para disponer también de reserva en el caso de subtensión, se recomienda introducir como tensiónasignada de motor 440 V (en el parámetro P101).La velocidad de giro del motor a 440 V referida a 470 V puede convertirse linealmente (la velocidad de giroen la zona de regulación de inducido es proporcional a la tensión del motor). La velocidad de giro asignadapuede lograrse mediante un ligero debilitamiento de campo.En el cálculo se ha incluido una reserva en concepto de: subtensiones ordinarias en la red, subtensionescomo consecuencia de otros consumidores, caída de tensión en cables, aumento de la caída de tensión I*Ren el motor a las corrientes de aceleración.

Edición 03 02.02


Potencias de pérdidas en el SIMOREG

Pérdidas independientes de la potencia

Alimentación eléctrica Aprox. 200 W

Ventilador del aparato Aprox. 750 W en aparatos de 400 hasta 850 A

Aprox. 570 W a > 850 A

Pérdidas en función de la potencia

Circuito de inducido 3 V multiplicado por la corriente de inducido

Circuito de excitación 3 V multiplicado por la corriente de excitación

Pérdidas totales Total de todas las pérdidas arriba señaladas

Potencia integrada: tensión continua multiplicada por corriente continua del inducidoPotencia absorbida: Potencia entregada más pérdidasRendimiento: Potencia entregada dividido entre potencia absorbida.

2.3 Transformador de convertidorEl cálculo de la potencia aparente del transformador de convertidor para el circuito de inducido se realiza enbase a la siguiente fórmula:

S = 1,35 * URed secundario * Corriente continua* 1,05

Para el circuito de excitación

S = URed secundario * Corriente continua

2.4 Reactancia de conmutaciónPara limitar los microcortes de conmutación en la tensión de red se requieren siempre inductividades en ellado de red de los convertidores SIMOREG K. Por este motivo, deben conectarse reactancias deconmutación aguas arriba de los mismos. La caída de tensión inductiva necesaria, al igual que la tensión decortocircuito del transformador, puede referirse a la tensión de red e indicarse como caída de tensiónrelativa.El valor mínimo de la tensión de cortocircuito del transformador o bien de la caída de tensión relativa de lareactancia de conmutación debe ascender al 4% para tener presentes los microcortes de conmutaciónmáximos admisibles en la red alimentadora de modo que con una proporción de potencia de conexión delconvertidor a potencia de cortocircuito de la red del 1% no se rebasen los microcortes de conmutación del20% según VDE 0160. Esto supone además que en redes no muy estables, en su caso, debe aumentarse lainductividad de la reactancia de conmutación (p. ej., dos reactancias en serie).

~X N X t

Sk

Convertidor

Lugar montajeconvertidor

Red

02.02 Edición 03


XN : Reactancia de red, Xt : Reactancia transformador, Un : Tensión nominal de redSk : Potencia de cortocircuito de la red en el lugar en que está ubicado el convertidorPs : Potencia instalada del convertidor

Caída de tensión en la red alimentadora en el punto Sk:∆∆∆∆U / Un = XN / (XN + Xt) soll ≤≤≤≤ 0,2∆∆∆∆U / Un = 1 / (1 + uk * Sk / Ps)

uk es la tensión de cortocircuito relativa del transformador de convertidor o bien de la reactancia deconmutación (normalmente 0,04 = 4%).Una red pude calificarse de sólida cuando Ps / Sk ≤ 0,01. En una red sólida utilizar reactancias del 4%.Cuándo puede renunciarse a la reactancia de conmutación: Cuando se utilice un convertidor acoplado a untransformador de convertidor (como única carga) con una uk ≥ 4%. Los autotransformadores poseen una ukinferior y, por tanto, cuando se utilice este tipo de transformador, en la mayoría de los casos, se requiere unareactancia de conmutación.Cuándo debe utilizarse siempre una reactancia de conmutación: si se acoplan varios convertidores a untransformador, para cada aparato deben preverse reactancias de conmutación independientes.Si las reactancias de conmutación se seleccionan conforme al catálogo DA93.1, puede procederse de lasiguiente manera:Dado que tanto el motor como también la reactancia de conmutación pueden sobrecargarse durante unbreve tiempo, el dimensionamiento de la corriente de la reactancia en el circuito de inducido se realiza a lacorriente asignada del motor. La corriente asignada de la reactancia trifásica es la corriente asignada delmotor multiplicada por 0,82. A partir de la tabla se selecciona el modelo adecuado para una reactancia del80%.La reactancia para el circuito de la intensidad de excitación se dimensiona a la corriente asignada de laexcitación del motor (reactancia monofásica).Nota: A una frecuencia de red de 60 Hz, dimensionar la reactancia un 10% superior.

2.5 Contactor generalLa utilización de un contactor general no está especificada obligatoriamente (depende de la aplicación).Cuando se utiliza el contacto de relé, borne 109/110, del aparato SIMOREG para la excitación del contactorgeneral asegurar que en funcionamiento normal el contactor general sin corriente se conecta y desconecta.Sin embargo, en el caso de fallo pueden producirse sobreintensidades con componentes de continua.

2.6 Interruptores de protecciónEn el esquema sinóptico del convertidor SIMOREG se han incluido interruptores de protección para laalimentación eléctrica de la electrónica y para el sistema de excitación.Éstos se dimensionan para protección de cables. Como alternativa, puede lograrse la protección de cablescon otras medidas.

Edición 03 02.02


2.7 Fusibles de protección de semiconductoresPara protección de los tiristores se han prescrito fusibles de protección de los semiconductores (véaseCatálogo DA21 o bien las instrucciones de servicio).

PRECAUCIONLos daños sufridos por el aparato como consecuencia de la utilización de fusibles no permitidos no estáncubiertos por garantía.Los fusibles de protección de semiconductores prescritos no son adecuados para la protección decables.

Excepción: el modelo 3NE1 es adecuado también para la protección de cables. Además de laprotección de semiconductores deben adoptarse medidas para la protección de cables, p. ej., mediantefusibles de protección de cables.

Los siguientes fusibles de protección de semiconductores son adecuados también para la protección decables en las siguientes condiciones:

Modelo:

Fusible protector desemiconductores

El cable debe dimensionarse parala siguiente corriente mínima

5SD420 15 A

5SD440 22 A

5SD480 26 A

3NE8015 27 A

3NE8003 36 A

3NE4102 36 A

2.8 CablesLos cables de motor se han dimensionado para corriente continua. En el circuito de alimentación del circuitode inducido circula la corriente del motor multiplicada por 0,82.En la alimentación del sistema de excitación, la corriente continua es igual a la corriente de alimentación.Conductor de protección: el conductor de protección debe dimensionarse para una corriente igual a lacorriente de alimentación multiplicada por la raíz de 3 para el caso de avería.Si se utiliza un dispositivo de vigilancia de cortocircuitos o fugas a tierra, puede reducirse la sección delconductor de protección.Nota: No está permitido utilizar interruptores de protección diferenciales (FI) acoplados al SIMOREG.

2.9 Filtro supresor de interferencias radiofónicasSi se exige el cumplimiento de la norma EN55011 clase A1, siempre se requieren reactancias deconmutación y filtros supresores de interferencias radiofónicas. El dimensionamiento del filtro supresor deinterferencias radiofónicas tomando como base la corriente se realiza igual que en la reactancia deconmutación. En una red de 400 V puede alimentarse a varios aparatos consumidores (circuito de inducido,circuito de excitación, alimentación eléctrica) a través de un mismo filtro. Para tal fin, para eldimensionamiento del filtro se calcula la corriente total de todos los consumidores.En las instrucciones de empleo o bien en el catálogo DA21 se incluyen indicaciones adicionales.

02.02 Edición 03


2.10 Coseno de PHIDado que el SIMOREG K es un rectificador controlado, en éste se produce potencia reactiva de mando ypotencia reactiva de conmutación. El cosϕ para el circuito de inducido, en función de la velocidad de giro delmotor, puede oscilar entre 0 y aprox. 0,9. Dado que en los circuitos del convertidor no existen corrientessenoidales, la determinación de las potencias es algo más compleja.

Con una corriente continua totalmente filtrada, para las potencias de onda fundamental se cumplen lassiguientes fórmulas:S1 = Udi * Id, P = P1 = Udi * Id * cosα, Q1 = Udi * Id * senα. cosϕ1 = cosα.La potencia reactiva es siempre inductiva.

Para la práctica real, el cosϕ puede determinarse de manera aproximada en base a la siguiente ecuación:cosϕ ≅ Ud / Udi = UMotor / (1,35 *URed)

Ejemplo de cálculo:Se tiene:Motor 1GG6164-0JF40-6WV5, tensión asignada de inducido 470 V, velocidad de giro asignada 1800 min-1,corriente asignada 171 A, tensión de red 400 V

a) A la velocidad de giro asignada:cosϕ ≅ 470 / (1,35 * 400) = 0,87

b) A 900 / min-1:En la zona de regulación de inducido, la velocidad de giro y la tensión del motor son proporcionales, a lamitad de la velocidad de giro corresponde la mitad de la tensión de motor.cosϕ ≅ (470 / 2) / (1,35 * 400) = 0,44

c) A 2500 min-1

El motor se encuentra en la zona de debilitamiento de campo y la tensión continua es constante (tensiónasignada de motor). Cálculo como en a).

2.11 Armónicos en la redSe originan armónicos debido a que el convertidor provoca perturbaciones en la red con bloques de corrientemás o menos rectangulares. La descomposición de la corriente de la red en sus componentes de distintasfrecuencias da origen al primer armónico y a los armónicos de orden superior.En las instrucciones de servicio del convertidor o bien en el catálogo DA21 se indica un ejemplo de cálculo.Si se conocen con mayor exactitud los datos de red y los datos de motor (potencia de cortocircuito de red,características de la reactancia de conmutación, inductividad y resistencia del motor, características deltransformador y punto de trabajo del motor) puede llevarse a cabo un cálculo de los armónicos de ordensuperior en la red.En sistemas de convertidor complejos, la medición de los armónicos se realiza en dirección hacia su destino.

2.12 Sistema de compensaciónTodos los convertidores estáticos producen perturbaciones en la red. La prevención de acciones supresorasde interferencias en la red es misión del usuario de la red. Para un cálculo de la red debe conocerse latopología de la misma y su posible variación. Un equipamiento descontrolado de circuitos filtro en las redes,concretamente con sistemas de compensación sin reactancias, en la mayoría de los casos no aportaráninguna mejora y, en determinadas circunstancias, aumentará la sensibilidad de las redes a la resonancia.En el cálculo de las corrientes de armónicos superiores no puede partirse simplemente de la suma decorrientes de armónicos superiores de los distintos convertidores (son inferiores a la suma). En la prácticareal, en sistemas complejos se recurre a una medición de las corrientes de armónicos superiores. Paraexcluir problemas de responsabilidad civil, el fabricante de los convertidores debe avisar al usuario de la redde que existen corrientes provocadas por armónicos superiores.

Edición 03 02.02


3 Pequeño ABC del hardware

34

373839

3635

COMPX > Y

P15

M

26

27

2829

30

31

3233

200mA max.

54

464748

DA

DA

M

M

14151617

1213M

10kM

P10 ± 1% / 10 mA

12

34

5

67

N10 ± 1% / 10 mA

2223

Tx+Tx-

Rx+/Tx+Rx-/Tx-

RS485 M

COMPX > Y

COMPX > Y

=∼

C98043-A7001

X109

5657

585960

X107

X110 / X111CUD1

M24

M

M

P24 M

M

&

4540414243

505152

M

M

89

1011

DA

DA

M

M

18192021

211212213214215

210

204205

P24_S

#KTY84 / PTC

Tx+

Tx-

Rx+/Tx+Rx-/Tx-

RS485 M

+

M

Rx+/Tx+Rx-/Tx-

6162

636465

44

53

C98043-A7006

1)

X110 / X111

Rx+/Tx+

Rx-/Tx-

Rx+/Tx+Rx-/Tx-

Rx+/Tx+Rx-/Tx-

P24 M

M

S_IMP

T/R

R/T

Clk

M

M

M217216

X165

X166

KTY84 / PTC

#

#

#

#

#

#

P24_S 1)

P24_S 1)

X161

X164

X164

X164

X163X163

X162

X174

X171

X173

X171

X175

X172

5/15V

BA

BA

BA

BA

BA

BA

M

+BA

BA

U/I

U/I

Conexión/paradaliberaciónservicio

Pista 1 >

Pista 2 >

Imp. orig. >

Aliment.

Consigna-principal

Regulación,mando deinducido

y excitación

Corrienteinducido

Taco analóg.

Temp.motor

Entradas bin. programables

Entradas bin. programables

Interfaceparalela(2x)

Conmut.

RS232 / RS485 zu X300

I-ist

Tarjetas TB Y CB

CUD2 (opcional)

SalidasEntradas

CUD1: Electrónica con microprocesador: Una variante para toda la serie

CUD2: Opción de módulo de ampliación de bornes

02.02 Edición 03


3.1 La electrónica con microprocesadorUn sistema de dos procesadores basado en el potente microcontrolador de la familia C166 de SIEMENS,trabajando a una frecuencia de 48 MHz, constituye el núcleo del sistema de regulación. Un C163 estásincronizado o bien acoplado con un C167 a través de una RAM Dual Port. Se trata de potentesmicrocontroladores cuyo juego de instrucciones ha sido optimizado para una reacción rápida a incidenciasexternas. Se han implementado en un mismo chip, además del microprocesador, circuitos periféricos“inteligentes“ para aumentar la flexibilidad de toda la unidad de control.Un controlador de la familia C166 está integrado por los siguientes bloques funcionales: un potentemicroprocesador, un sistema de interrupción totalmente programable, canales de entrada/salida deaplicación universal y circuitos periféricos inteligentes que funcionan uno independiente del otro.Las principales características del C163 o bien C167:

• Ciclo de ejecución de instrucciones de 83 ns con una frecuencia interna de 24 MHz, multiplicación o biendivisión de 16 bits en incrementos de 0,416 o bien 0,83 µs

• La mayoría de instrucciones se ejecutan dentro de un solo ciclo,• Potentes funciones de manipulación de bits, instrucciones para bifurcación entre programas para

bifurcación entre programas• Control flexible del bus mediante propiedades programables que dependen de la dirección• ¡Convertidor analógico/digital de 10 bits de 16 canales (-> ¡sólo C167!)• Cinco temporizadores/contadores de 16 bits con circuito para captación de tiempo y comparación• Elevada seguridad del sistema gracias a un watchdog• Dos interfaces serie integradas

Un módulo ASIC (módulo diseñado específicamente para el cliente) soporta al microcontrolador para:

• 4 canales para conversión A/D de alta resolución con 14 bits más signo• Análisis con generador de impulsos con dos canales y marca de cero para una frecuencia de impulsos de

hasta 300kHz

3.1.1 Entradas/salidas analógicas• Valor real de velocidad de giro con 14 bits más signo, tiempo de conversión 1,15 ms• 2 entradas analógicas a través de amplificador diferencial con 14 bits más signo.

La resolución para la consigna principal (borne 4/5) puede configurarse mediante P707:11 bits más signo, tiempo de medición 0,53 ms12 bits más signo, tiempo de medición 0,95 ms13 bits más signo, tiempo de medición 1,81 ms14 bits más signo, tiempo de medición 3,51 ms

• 2 entradas analógicas de 10 bits más signo• 4 salidas analógicas de 11 bits más signo• una salida en tiempo real analógica directa para el valor real de corriente, p. ej., para la conexión a un

registrador

3.1.2 Entrada de generador de impulsosSe recomiendan generadores de impulsos con dos canales desfasados 90° (en funcionamiento en uncuadrante es posible también un solo canal, cuya selección se realiza mediante P140). Se recomienda unamarca de cero si se desea un valor real de posición (contador de hardware 24 bits, conector K0043 palabrade mayor peso, K0042 palabra de menor peso, K0044 cantidad de marcas de cero).La captación se realiza mediante un amplificador diferencial (atención: conectar también el terminal negativoa masa o al canal transversal).En generadores de impulsos HTL, la alimentación de tensión puede realizarse desde el SIMOREG. Losgeneradores de impulsos de 5V (TTL) requieren una alimentación eléctrica independiente. La banda detensión de entrada puede seleccionarse mediante el parámetro P142.Se recomiendan 1024 impulsos por vuelta o más. El tiempo de medición del análisis puede elegirse entre 1hasta 4 ms. En el caso de tiempo de medición superior: mejor concentricidad de rotación a bajasrevoluciones.La velocidad de giro más baja medible con un generador de impulsos depende del número de incrementosdel generador de impulsos:nmín [rpm] = 14648 / (X * Número de incrementos)

Edición 03 02.02


La velocidad de giro máxima medible con un generador de impulsos es:

nmáx [rpm] = 18 000 000 / Número de incrementos

X = 1 ó 2 ó 4 para procesamiento sencillo, doble o cuádruple.

En función de la velocidad de giro mínima/máxima deseada se determina el número de incrementos(número de impulsos del generador de impulsos) del generador de impulsos (en la mayoría de los casos,resultan adecuados 1024 por vuelta).

3.1.3 Interfaces serieEl aparato base SIMOREG dispone de dos interfaces serie. En el módulo de ampliación de bornes CUD2 seencuentra una tercera interface serie.En el panel de control del convertidor está situado el conector X300 bien con una interface RS232 o con unainterface RS485 para el protocolo USS. La interface RS232 permite realizar un acoplamiento punto a puntopara su conexión a un PC. Por otro lado, en la mayoría de los casos, se ejecuta una puesta en servicioasistida por menú con SIMOVIS. La interface RS485 es adecuada para un acoplamiento de los aparatos víabus al sistema de automatización o a un PC (en el PC se requiere un módulo convertidor) o para la conexióna un terminal de operador OP1S.Velocidades de transferencia máximas: 19,2 kBd para RS232 y 187,5 kBd para RS485.En el CUD1 y en el CUD2 existen sendas interfaces RS485 (cuatro hilos o dos hilos). Éstas puedenemplearse para el protocolo USS o para el protocolo Peer To Peer.

3.1.4 Interface de motorLas opciones de la interface de motor en el CUD2 se describen en el catálogo DA21.

3.1.5 Módulos auxiliaresLa tarjeta tecnológica T400 y la tarjeta de interface CBP se acoplan mediante una RAM de doble puerto.

Para más información, véase el catálogo DA21.

02.02 Edición 03


3.2 Adquisición de valores medidos en el SIMOREG DC Master 6RA70

=

f u

~

~

~ ~

~ ~

~

==

=~

5U1 5W1 3U1 3W1 1U1 1V1 1W1

3D 3C 1C1 1D1

1)

2)3)

4)5)6)

7)

8)9)

10)

11)

12)

13)

14)15)16)

A)

F)

Interface conelectrónica conmicroprocesador Excitación Inducido

Edición 03 02.02


5U1/5W1: Conexión de la alimentación eléctrica de la electrónica, fase cualquiera3U1/3W1: Alimentación para circuito de excitación, fase cualquiera1U1/1V1/1W1: Alimentación de circuito de inducido, campo rotativo cualquiera

3C/3D: Conexión para el sistema de excitación del motor1C1/1D1: Conexión para el circuito de inducido del motor

A) Etapa de potencia del circuito de inducido, circuito B6C para 1 cuadrante, circuito (B6)A(B6)C para 4cuadrantes

B) Etapa de potencia para sistema de excitación, circuito B2HZ

1) Fusible de la alimentación eléctrica, 1A, semilento, Nº pedido 6RY1702-0BA002) Fuente de alimentación conmutada con aislamiento de potencial3) Tensiones de corriente continua: P5, P15, P24, N15

4) Transformador de corriente alterna en fase U/W para medición de la corriente de inducido y aislamientode potencial

5) Resistencias de carga para transformadores de corriente con una intensidad de carga máx. de 1V parala corriente asignada. La adaptación de precisión de la corriente nominal del aparato se realiza medianteel software sin pérdidas de resolución.La adaptación de la carga se realiza en incrementos del 10% mediante el parámetro P76.

6) Para la rectificación electrónica del valor real de la corriente en el módulo electrónico, resolución 10 bitspara la corriente asignada.

7) Medición de tensión de alta impedancia mediante amplificador diferencial en el circuito de inducido.8) Simulación de la tercera fase9) Para el convertidor A/D, medición de la tensión y sincronización trifásica

10) Medición de la tensión de alta impedancia para sincronización en el circuito de excitación medianteamplificador diferencial y evaluación mediante transformador A/D.

11) Aislamiento de potencial para los impulsos de encendido hacia el circuito de inducido a través detransformador de impulsos.

12) Amplificador diferencial de alta impedancia para la medición de la tensión de inducido, parafuncionamiento sin tacómetro por regulación en base a la f.e.m.

13) Aislamiento de potencial para los impulsos de encendido hacia el circuito de excitación mediantetransformador de impulsos.

14) Resistencia Shunt para medición de la corriente de excitación. La adaptación de la resistencia ópticaaparente se realiza mediante el parámetro P76 en incrementos del 10%.

15) Conversión de tensión/frecuencia para adquisición de valores medidos.16) Repetidor para la frecuencia de medición para aislamiento de potencial.

02.02 Edición 03


4 El software: Adaptación flexibleEl software presenta estructura modular y dispone de opciones de libre combinación mediante losparámetros. Los módulos de software disponibles se describen en el catálogo DA21 y en las instruccionesde servicio del SIMOREG.

Los binectores y los conectores aseguran una libre combinación de los módulos de software.

Edición 03 02.02


5 Variables características de regulaciónEl sistema de regulación realiza una regulación automática de la velocidad de giro con regulación decorriente subordinado.

5.1 Regulación de corrientePara lograr una dinámica elevada, el regulador de corriente PI tiene conectado en paralelo un circuito decontrol anticipativo. El control anticipativo calcula a partir de la f.e.m. y de la consigna de corriente el ángulode control necesario y actúa como canal rápido paralelo a la regulación de corriente.El regulador de corriente actúa con su característica PI para procesos más lentos.El tiempo de inicio de intervención de la regulación de corriente es de aprox. 6,6 ms. Estadísticamente puedeproducirse un tiempo muerto adicional de 3,3 ms a 50 Hz. La frecuencia límite para e la regulación decorriente es de 47,5 Hz.

5.2 Regulación de velocidad de giroEl regulador de velocidad de giro es un regulador PI con componente D en el canal del valor real.El tiempo de inicio de la regulación es de 25 ms y la frecuencia límite para el regulador de velocidad de giroes 24 Hz.

5.3 Optimizaciones automáticas sirven de ayuda para la puesta en servicio.La selección de la optimización se realiza mediante el parámetro P051.P051 = 22 Compensaciones internas de offset (desviación)P051 = 25 Control anticipativo y regulador de corriente (inducido y circuito de excitación)P051 = 26 Regulador de velocidad de giroP051 = 27 Control de debilitamiento de campo en regulación (característica de excitación y regulador def.e.m.)P051 = 28 Compensación de momento de fricción y momento de inercia.

La optimización de los reguladores se realiza en base a los siguientes criterios:Regulación de corriente de inducido en base al óptimo de magnitud absoluta.Regulador de corriente de excitación en base al óptimo simétrico.Regulador de velocidad de giro en base al óptimo simétrico.Regulador de f.e.m. en base al óptimo simétrico.

La regulación de corriente debe optimizarse siempre automáticamente, no siendo necesaria una adaptaciónmanual.El regulador de velocidad de giro debe reoptimizarse manualmente en los siguientes casos:Juegos elevados entre dientes de reductorAccionamientos por correa con momentos de inercia elevadosMecánica que soporta vibracionesProcesos que no permiten una dinámica elevada.

5.4 Ciclos de cálculoEntre dos impulsos de encendido, es decir 3,3 ms a 50 Hz, se calculan las siguientes funciones:Control en regulación de corriente de inducido, control en regulación de velocidad de giro, regulador detecnología, potenciómetro de motor, generación de consignas, generación de rampas, entradas analógicas,salidas analógicas, salidas binarias, interfaces.En 6,6 ms a 50 Hz:Entradas binariasEn 10 ms a 50 Hz:Regulación de f.e.m. y de corriente de excitaciónA 60 Hz, los ciclos de cálculo son un 20% más cortos.La parametrización se realiza en un ciclo de 20 ms.

02.02 Edición 03


Edición 03 02.02

Siemens AGElektronikwerk WienPostfach 83, A-1211 Wien © Siemens AG, 2000

Sujeto a modificaciones sin previo aviso

Siemens Aktiengesellschaft SIMOREG DC Master Aplicación:Consejos sobre la configuración, hardware/software ysobre el control en lazo cerrado

Impreso en Austria

Documents

SIMOREG DC Master - · PDF filemecánicos rotativos peligrosas (ventiladores) y controlan piezas mecánicas rotativas (Accionamientos). Se producirá la muerte, ... En caso de duda,