Manual_de_instalacion_de_variadores_de_f.pdf
- 1. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA TULA-TEPEJI Organismo Público Descentralizado del Gobierno del Estado de Hidalgo MANUAL DE PROCEDIMIENTOS DE INSTALACIÓN DE VARIADORES DE FRECUENCIA ALLEN BRADLEY Catedrático: Ing. Raquel Vega García Materia: PROTOCOLOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO Área: Ingeniería en Mantenimiento Área Industrial Alumnos: Carlos Eduardo Cruz Ortega Cesar Ángeles Cruz
- 2. MANUAL DE PROCEDIMIENTOS DE INSTALACIÓN DE VARIADORES DE FRECUENCIA ALLEN BRADLEY
- 3. Índice de contenido 1.-OBJETIVO......................................................................................................................................... 4 2.-ALCANCE ......................................................................................................................................... 4 3.- MEDIDAS DE PREVENCIÓN............................................................................................................. 4 4.-MARCO NORMATIVO...................................................................................................................... 5 5.-INFORMACIÓN PARA EL USUARIO.................................................................................................. 5 6.-INTRODUCCIÓN............................................................................................................................... 6 7.- DESARROLLO.................................................................................................................................. 7 7.1 Instalación y cableado............................................................................................................... 7 7.1.1 Montaje.............................................................................................................................. 7 7.2 Puesta a tierra ........................................................................................................................... 8 7.3 Modulo de alimentación eléctrica y de control ........................................................................ 9 7.3.1 Conexión del módulo de alimentación eléctrica y módulo de control............................ 11 7.3.2 Cubierta del módulo de control....................................................................................... 13 7.3.3 Guarda de terminal del módulo de alimentación eléctrica. ............................................ 13 7.4 Cables aceptados..................................................................................................................... 14 .4. Tipos de a les a epta les pa a i stala io es de … volts. .................................... 14 7.4.2Cables blindados/apantallados......................................................................................... 15 7.4.3 Tipos de cables para señales y control............................................................................. 15 7.5 Bloque de terminales de alimentación eléctrica..................................................................... 17 7.6 Tipos de controlador de frecuencia. ....................................................................................... 18
- 4. 1.-OBJETIVO Mostrar los pasos a seguir para la adecuada instalación de equipos variadores de frecuencia para control de velocidad de motores eléctricos en sus diversas aplicaciones, así como la instalación del cableado y la secuencia de programado, para control del mismo variador. Además de contar con los lineamientos pruebas para verificación con lo estipulado en las normas y el correcto funcionamiento. 2.-ALCANCE En el presente manual se definirá la instalación de un variador de frecuencia Allen Bradley. Nos mostrará desde lo que es su montaje en algún tablero en especial como que se pudiera encontrar en un CCM. También se podrá mostrar su instalación eléctrica, esto quiere decir que va desde el cableado del motor al variador y de su alimentación principal (circuito de fuerza), así como su sistema de puesta a tierra y el diagrama de interconexiones. También se mostraran los parámetros a seguir para llevar a cabo una programación correcta del variador, así mismo detectar si hay errores o fallos como una sobre carga, algún corto circuito. También su conexión si se desea controlar el variador por medio de pulsos, algún potenciómetro o simplemente desde el mismo variador. En él se darán a conocer las normas más esenciales a seguir para la instalación del variador, así como las normas de seguridad que se deben seguir para su instalación completa. 3.- MEDIDAS DE PREVENCIÓN Para todo el personal que colabore en estas acciones es importante, que operen de manera segura, portando el equipo de protección personal según lo esta le ido e el apé di e A de la NOM-017- STPS- así como las herramientas adecuadas para la realización de estos procedimiento, todo esto con el fin de evitar accidentes de trabajo, así como lograr sin inconvenientes la instalación de los equipos.
- 5. 4.-MARCO NORMATIVO Interno: Reglamento de trabajo según especificaciones de la Soc. Cooperativa La Cruz Azul. Externo: NOM-001-SEDE-2012, Instalaciones Eléctricas. NOM-029-STPS-2011, Mantenimiento de las instalaciones eléctricas en centro de trabajo. NOM-022-STPS-2008, Electricidad estática en los centros de trabajo-Condiciones de seguridad. NOM-001-STPS-2008, Edificios, locales, instalaciones y áreas en los centros de trabajo-Condiciones de seguridad. NOM-009-STPS-2011, Condiciones para realizar trabajos en altura. NOM-017-STPS-2001, Equipo de protección personal-Selección, uso y manejo en los centros de trabajo. 5.-INFORMACIÓN PARA EL USUARIO Este manual está diseñado para uso de personal capacitado en variadores, debido a que su contenido está basado en un lenguaje técnico que no es dominado por personal que no tiene conocimientos en la materia, de equipos de estado sólido. Por lo tanto solo puede ser ejecutado por personal capacitado en arrancadores, variadores, control de estado sólido. Las características de funcionamiento de los equipos de estado sólido son diferentes de las de los equipos electromecánicos. Debido a esta diferencia, y también a la gran diversidad de usos de los equipos de estado sólido, todas las personas responsables de aplicar este equipo deben asegurarse de la idoneidad de cada una de las aplicaciones concebidas para estos equipos. Este manual está dirigido al personal calificado. Debe estar capacitado para programar y operar los dispositivos de variador CC de frecuencia ajustable.
- 6. 6.-INTRODUCCIÓN Desde hace aproximadamente 20 años, el elevado desarrollo de la electrónica de potencia y los microprocesadores ha permitido variar la velocidad de estos motores, de una forma rápida, robusta y fiable, mediante los reguladores electrónicos de velocidad. La elección de la instalación de un convertidor de frecuencia depende de la aplicación de cada caso en especial sin mencionar que conlleva al ahorro energético: Reducción del consumo. Mejor control operativo, mejorando la rentabilidad y la productividad de los procesos productivos. Minimizan las pérdidas en las instalaciones. Ahorro en mantenimiento (el motor trabaja siempre en las condiciones óptimas de funcionamiento). Optimización de los equipos durante horas de trabajo. Un regulador electrónico de velocidad está formado por circuitos que incorporan transistores de potencia como el IGBT (transistor bipolar de puerta aislada) o tiristores, siendo el principio básico de funcionamiento transformar la energía eléctrica de frecuencia industrial en energía eléctrica de frecuencia variable. Esta variación de frecuencia se consigue mediante dos etapas en serie. Una etapa rectificadora que transforma la corriente alterna en continua, con toda la potencia en el llamado circuito intermedio y otra inversora que transforma la corriente continua en alterna, con una frecuencia y una tensión regulables, que dependerán de los valores de consigna. A esta segunda etapa también se le suele llamar ondulador. Todo el conjunto del convertidor de frecuencia recibe el nombre de inversor. El modo de trabajo puede ser manual o automático, según las necesidades del proceso, dada la enorme flexibilidad que ofrecen los reguladores de velocidad, permitiendo hallar soluciones para obtener puntos de trabajo óptimos en todo tipo de procesos, pudiendo ser manejados por ordenador, PLC, señales digitales o de forma manual. La mayoría de las marcas incluyen dentro del propio convertidor protecciones para el motor, tales como protecciones contra sobre-intensidad, sobre-temperatura, fallo contra desequilibrios, defectos a tierra, etc, además de ofrecer procesos de arranque y frenados suaves mediante rampas de aceleración y de frenado, lo que redunda en un aumento de la vida del motor y las instalaciones.
- 7. Como debe saberse, el uso de convertidores de frecuencia añade un enorme potencial para el ahorro de energía disminuyendo la velocidad del motor en muchas aplicaciones. Además aportan los siguientes beneficios: Mejora el proceso de control y por lo tanto la calidad del producto. Se puede programar un arranque suave, parada y freno (funciones de arrancador progresivo). Amplio rango de velocidad, par y potencia. (velocidades continuas y discretas). Bucles de velocidad. Puede controlar varios motores. Factor de potencia unitario. Respuesta dinámica comparable con los drivers de DC. Capacidad de by-pass ante fallos del variador. Protección integrada del motor. Marcha paso a paso (comando JOG). Con respecto a la velocidad los convertidores suelen permitir dos tipos de control: Control manual de velocidad. La velocidad puede ser establecida o modificada manualmente (display de operador). Posibilidad de variación en el sentido de giro. Control automático de velocidad. Utilizando realimentación se puede ajustar la velocidad automáticamente. Esta solución es la ideal para su instalación en aplicaciones en las que la velocidad demandada varía de forma continua. Es importante mencionar que el variador tiene una restricción en cuanto a su funcionamiento debido a q este se limita por la distancia, es decir si existe una gran distancia entre el variador y el motor, la señal del variador no la recibe el motor de manera efectiva, para darle solución a esto, es necesario instalar reactores, que compensan la señal del driver, cuando existe una gran distancia. 7.- DESARROLLO 7.1 Instalación y cableado Este capítulo presenta información sobre el montaje de variadores y el cableado de los variadores POWERFLEX serie 520 Allen Bradley. La mayoría de las dificultades de puesta en marcha son el resultado del cableado incorrecto. Se deben de tomar todas las precauciones para asegurarse que el cableado se realice de acuerdo a las instrucciones. Es necesario leer y atender todas las instrucciones antes de comenzar la instalación propiamente dicha. 7.1.1 Montaje Instale el variador en posición vertical sobre una superficie plana, vertical y nivelada. Evite el polvo y las partículas metálicas para proteger el variador de enfriamiento.
- 8. No lo exponga a atmosferas corrosivas. Proteja la unidad contra la humedad y la luz solar directa. 7.2 Puesta a tierra El conductor de tierra de seguridad del variador debe estar conectada a la tierra del sistema. La impedancia de conexión a tierra debe de cumplir los requisitos de las normativas de seguridad nacionales eléctricas mencionadas en el capítulo 3. La integridad de todas las conexiones a tierra debe verificarse periódicamente. La tierra de seguridad del variador debe de conectarse al acero o a una barra de tierras del bus. Los puntos de conexión a tierra deben cumplir las normativas de seguridad industrial, y con lo dispuesto en los códigos eléctricos. La tierra del motor debe conectarse a uno de los terminales de tierra del variador.
- 9. Cualquiera de las terminales de la tierra de seguridad ubicadas en el bloque de terminales de alimentación eléctrica proporciona un punto de tierra para el blindaje del cable del motor. El blindaje de cable de motor conectado a uno de estas terminales, también debe conectarse a la estructura del motor.se debe utilizar la terminación del blindaje para conectar el blindaje a la terminal de tierra de seguridad. La opción de la placa de tierra o caja de conductores puede usarse con una abrazadera de cable como punto de tierra para el blindaje del cable. Al usar el cable blindado para el cableado de control y de señales, el blindaje debe conectarse a tierra solo en el extremo de la fuente, no en el extremo del variador. El uso del variador con filtro puede producir corriente de fuga a tierra relativamente altas. Por lo tanto, el filtro el filtro debe usarse solamente en instalaciones que cuenten con sistemas de suministros de CA con conexión a tierra, debe instalarse de forma permanente y conectarse con firmeza a tierra a la conexión a tierra de la distribución de la alimentación eléctrica del edificio. Asegúrese de que el neutro del suministro eléctrico este firmemente conectado a la misma conexión a tierra de la distribución de alimentación eléctrica del edificio. La conexión a tierra no debe depender de cables flexibles, ni debe de tener conectores ni sockets que puedan desconectarse accidentalmente. Algunos códigos locales pueden requerir conexiones a tierra redundantes. La integridad de todas las conexiones a tierra debe verificarse periódicamente. 7.3 Modulo de alimentación eléctrica y de control Los variadores POWERFLEX Allen Bradley constan con un módulo de alimentación eléctrica y un módulo de control. Separación del modulo0 de alimentación eléctrica y del módulo de control. Mantenga presionado el pestillo a ambos lados de la cubierta de la estructura, luego jálela hacia fuera y gírela hacia arriba para retirarla.
- 10. 1. Presione hacia abajo y deslice hacia fuera de la cubierta superior del módulo de control para desbloquearla del módulo de alimentación eléctrica. 2. Presione con firmeza los lados y la parte superior del módulo de control y luego jale hacia afuera y sepárelo del módulo de alimentación eléctrica.
- 11. 7.3.1 Conexión del módulo de alimentación eléctrica y módulo de control. 1. Alinee los conductores del módulo de alimentación eléctrica del módulo de centro, y luego presione con firmeza el módulo de control contra el módulo de alimentación eléctrica. 2. Presione la cubierta del módulo de control hacia el módulo de alimentación eléctrica para bloquearla.
- 12. 3. Inserte el pestillo sitiado en la parte superior de la cubierta de la estructura dentro del módulo de alimentación eléctrica, luego gire la cubierta de la estructura para encajar los pestillos laterales en el módulo de la alimentación eléctrica.
- 13. 7.3.2 Cubierta del módulo de control. Para obtener acceso a los terminales de control, el puerto DSI y el puerto Ethernet, debe retirarse la cubierta frontal. Para retirar: 1. Presione y mantenga presionada la flecha en la parte frontal de la cubierta. 2. Deslice la cubierta frontal hacia abajo para retirarla del módulo de control. Cuando haya terminado el cableado, vuelva a instalar la cubierta frontal. 7.3.3 Guarda de terminal del módulo de alimentación eléctrica. Para obtener acceso a los terminales de alimentación eléctrica, debe retirarse la guarda de los terminales. Para retirar: 1. Presione y mantenga presionado el pestillo a ambos lados de la cubierta de la estructura, luego jálela hacia fuera y gírela hacia arriba para retirarla (estructuras B…E solamente). 2. Presione y mantenga presionada la lengüeta de fijación en la guarda de terminales.
- 14. 3. Deslice la guarda de terminales hacia abajo para retirarla del módulo de alimentación eléctrica. Cuando haya terminado el cableado, vuelva a instalar la guarda de terminales. Para obtener acceso a los terminales de alimentación eléctrica de la estructura A, se deben separar los módulos de alimentación eléctrica y de control. Consulte las instrucciones en Separación del módulo de alimentación eléctrica y del módulo de controlen. 7.4 Cables aceptados. 7.4.1Tipos de a les a epta les para instala iones de …6 volts. Se acepta una diversidad de cables para las instalaciones de variadores. En el caso de muchas instalaciones, los cables sin blindaje son apropiados, siempre y cuando se mantengan separados de los circuitos sensibles. A modo de guía aproximada, deje un espacio de 0.3m (1pie) por cada 10m (32.8pies) de longitud. Siempre se deben evitar los tramos paralelos largos. No use cable cuyo grosor de aislamiento sea menor de 15 milésimas de pulgada (0.4mm/0.015pulg.). No encamine más de tres conjuntos de conductores de motor en una sola canaleta para minimizar la o u i a ió uzada . “i se e uie e ás de t es o exio es de va iado / oto po a aleta, debe usarse un cable blindado. Las instalaciones UL por encima de 50°C de temperatura ambiente deben usar cables de 600V, 90°C. Las instalaciones UL a 50°C de temperatura ambiente deben usar cables de 600V, 75°C o 90°C. Las instalaciones UL a 40°C de temperatura ambiente deben usar cables de 600V, 75°C o 90°C. Siempre se deben usar cables de cobre. Los requisitos y las recomendaciones sobre los calibres de cables están basados en una temperatura de 75°C. No reduzca el calibre de los cables cuando utilice cables para temperaturas más altas. Sin blindaje Los cables THHN, THWN o similares son apropiados para la instalación de variadores en ambientes secos, siempre que haya espacio libre adecuado y/o límites de concentración de conductores. Cualquier cable que se elija debe tener un espesor de aislamiento mínimo de 15milésimas de pulgada y no debe tener grandes variaciones de concentricidad en el aislamiento.
- 15. 7.4.2Cables blindados/apantallados. El cable blindado tiene todos los beneficios generales del cable multi-conductor, con el beneficio añadido de blindaje de cobre trenzado que puede contener gran parte del ruido generado por un variador de CA típico. Se debe enfatizar el uso de cable blindado en instalaciones con equipos sensibles tales como básculas, interruptores de proximidad capacitivos y otros dispositivos que podrían resultar afectados por ruido eléctrico en el sistema de distribución. Aplicaciones con gran número de variadores en una ubicación similar, la necesidad de cumplir con la normativa de compatibilidad electromagnética (EMC) o un alto grado de comunicaciones/conexiones en red también son buenas razones para utilizar cables blindados. En algunas aplicaciones, el cable blindado también puede ayudar a reducir el voltaje en el eje y las corrientes inducidas en los cojinetes. Además, la mayor impedancia del cable blindado puede permitir aumentar la distancia a la que se puede ubicar el motor con respecto al variador, sin necesidad de agregar dispositivos de protección de motor tales como redes de terminación. Co sulte la se ió Refle ted Wave e el do u e to Wi i g a d G ou di g Guide, PWM AC D ives, pu li a ió DRIVE“-IN001. Se deben tener en cuenta todas las especificaciones generales dictadas por el entorno de instalación, incluidas temperatura, flexibilidad, humedad y resistencia química. Además, es necesario que el fabricante del cable incluya y especifique blindaje trenzado con cobertura mínima del 75%. El blindaje adicional con papel metálico puede mejorar considerablemente la contención del ruido. 7.4.3 Tipos de cables para señales y control Las recomendaciones son para 50°C de temperatura ambiente. El cable de 75°C debe usarse para 60°C de temperatura ambiente. El cable de 90°C debe usarse para 70°C de temperatura ambiente.
- 16. Diagrama de bloques del cableado de control del variador:
- 17. 7.5 Bloque de terminales de alimentación eléctrica.
- 18. 7.6 Tipos de controlador de frecuencia. Potencióme tro 1…10 Ω de 2 whatt mínimo. Entrada analógica 0-10V, Impedancia 100 kΩ 4-20 mA, Impedancia 250 Ω Bipolar Unipolar (voltaje) Unipolar (corriente) Entrada analógica PTC Cablee el PTC y la resistencia externa a las terminales 12, 13, 14. Cablee la salida del rele (SRC) a las terminales del variador 5 y 11. Entrada de tren de pulsos Seleccionar entrada de pulsos. Control SCR de 2 hilos sin inversión. La entrada debe de estar activa para el variador funcione. Cuando se abre la entrada el variador no funciona. Suministro interno Suministro externo