Curso de Arrancadores Suaves

Altistart Arranque y protección electrónica de motores de corriente alterna

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Manual de Curso Centro de Formación Técnica Schneider Electric Argentina

CFT INDICE Capítulo 1 Protección electrónica de motores y de línea 1. Protección térmica de motores 1.1 Consecuencias debido al incremento en la temperatura de las máquinas 1.2 Fallas por subtensión 1.3 Fallas por asimetría 1.4 Fallas por inversión de fases 1.5 Fallas por sobretensión 1.6 Fallas por subcorriente 1.7 Fallas por sobrecorriente 1.8 Protección por sobretemperatura 1.9 Las protecciones multifunción

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Capítulo 2 Arranque y frenado progresivo 2. Métodos de arranque para motores de corriente alterna 2.1 Principio de funcionamiento de motores de C.A. 2.2 Consecuencias de una variación de tensión o de frecuencia de un motor asíncrono 2.3 Arranque de los motores de jaula trifásicos 2.4 Arranque directo 2.5 Arranque de los motores de arrollamientos partidos "part-winding" 2.6 Arranque estrella-triángulo 2.7 Arranque estatórico por resistencias 2.8 Arranque por auto-transformador 2.9 Arranque de los motores de anillos 2.10 Características resumidas de los distintos métodos de arranque 2.11 Arranque y parada con componentes de estado sólido para rotores de baja potencia

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Capítulo 3 Arranque, protección y frenado con componentes de estado sólido 3.1 Arrancador progresivo (SOFT STARTER) 3.2 Arranque directo de la red 3.3 Arranque progresivo con el ALTISTART / RAMPA de aceleración 3.4 Arranque progresivo con el ALTISTART / RAMPA de tensión 3.5 Limitaciones de corriente al arranque 3.6 Limitaciones de corriente indirecta mediante rampa de tensión 3.8 Arranque en la rampa de tensión y limitación de corriente 3.9 Impulso de despegue (Boost) 3.10 Reglajes para el arranque 3.11 Frenado progresivo (Soft Stop) 3.12 Parada progresiva con rampa de desceleración 3.13 Parada frenada 3.14 Realización de la parada frenada 3.15 Principio general del ALTISTART 3.16 Sinóptico de control general 3.17 Funcionamiento del escalonador mando en "α" 3.18 Funcionamiento del ALTISTART mando en "γ" 3.19 Formas de ondas 3.20 Armónicos de tensión 3.21 Protección térmica 3.22 Protección térmica y disparo 3.23 Memoria térmica 3.25 Protección contra los cortes de fases y cortocircuitos de los tiristores ALTISTART

23 26 28 29 29 30 31 32 33 33 35 36 37 38 39 39 41 42 43 44 44 45 47 1

CFT INDICE Capítulo 4 ALTISTART 46 . La gama ALTISTART 46 . Tecnología . Tecnología: características elécricas . Desempeño: el control del par . Performancias: sinóptico accionamiento en par . Desempeño: Características . Desempeño: Características velocidad-corriente . Aplicaciones . Aplicación: Par = k N2 . Aplicación: Par constante . Aplicaciones especiales . Frenado impulsional . Sincronización . Protecciones internas del arrancador . Protección motor . Protección de la mecánica . Altistart 46 de base - Configuración, ajustes de fábrica . Aditivo A1 . Configuración y ajustes - Aditivo A1 . Aditivo A1 . Configuración y ajustes . Códigos de fallos . Bornero . Aditivo C1 de comunicación . Aditivo C1 de comunicación: Estructura de los datos . Aditivo C1 de comunicación: Valores a la puesta en tensión . Aditivo C1 de comunicación: Gestión local / línea . Aditivo C1 de comunicación - Funcionalidades complementarias accesibles en línea . Aditivo C1 de comunicación - Diagnóstico visual complementario de los códigos de fallos . Compatibilidad electromagnética . Dominios de aplicación

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CFT Capítulo 1 PROTECCION ELECTRONICA DE MOTORES Y DE LINEA 1. Protección Térmica de motores 1.1. Consecuencias debido al incremento en la temperatura de las máquinas Uno de los puntos más importantes que se presentan en la aplicación práctica de los motores eléctricos y, en general, de otros equipos eléctricos es : ¿ Cuál es la potencia máxima que se puede obtener ? Naturalmente la respuesta depende de muchos factores. En las máquinas en general viene fijada por el tiempo de servicio que se les atribuye. Es condición indispensable que la vida de la máquina no resulte indebidamente mermada a causa de sobrecalentamientos. Por consiguiente, el aumento de la temperatura debido a las pérdidas es decisivo para fijar la potencia nominal. La vida que se puede esperar de una máquina está íntimamente relacionada con la temperatura de servicio, debido a que la degradación del aislamiento es función de ambos factores : Temperatura y Tiempo. Esta degradación es causada principalmente por un fenómeno químico de oxidación lenta que endurece los aislamientos volviéndolos frágiles y quebradizos en detrimento de su duración mecánica y de su rigidez dieléctrica. En general, la degradación, así como la vida de un dieléctrico siguen una ley exponencial : Vida = A

.e

-(B/ t )

siendo A y B constantes y T la temperatura absoluta (fig. 1).

Fig. 1

Estas gráficas constituyen una buena ayuda para valorar el comportamiento térmico de materiales y sistemas. De allí se obtiene que para una vida útil de 7 años (alrededor de 61.000 horas), las temperaturas de clase darían: Clase A : 105 ºC Clase B : 125 ºC Clase H : 220 ºC Para cada aislante existe una determinada variación en la temperatura, que aumenta (o disminuye) la vida útil al doble (o la mitad). Esta variación de temperatura es para: Clase A : 8 ºC Clase B : 8 ~ 10 ºC Clase H : 12 ºC La vieja ley empírica, cada vez más en desuso, decía que la vida de un aislamiento orgánico se reducía a la mitad por cada 10 ºC de aumento de temperatura. Esto refleja bastante bien lo anteriormente explicado. ALTISTART

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CFT Protección electrónica de motores y de línea La valoración de los materiales aislantes se basa en una serie de ensayos de envejecimiento acelerado. Según sea el tipo de equipo eléctrico, varían mucho las condiciones de servicio y la vida que se espera de él. Por ejemplo, la vida pretendida puede ser de unos pocos minutos en aplicaciones militares y en misiles, de 500 a 1000 horas en algunas aplicaciones electrónicas y aeronáuticas, y de 10 a 30 años en equipos industriales, por lo que los métodos de ensayo serán distintos según el tipo de equipo a que se deban referir. Las pruebas de envejecimiento acelerado se llevan a cabo generalmente sobre modelos preparados a tal efecto. Sin embargo, no son fácilmente aplicables a todos los casos, especialmente cuando se trata del aislamiento de grandes máquinas. En estas pruebas de vida se pretende simular las condiciones de servicio reales y, en general, los ensayos constan de las siguientes etapas: 1. - Choque térmico, resultante de elevar la temperatura hasta la del ensayo. 2 .- Mantenimiento a dicha temperatura. 3. - Choque térmico, resultante de enfriar hasta la temperatura ambiente o por debajo de ella. 4. - Vibraciones y esfuerzos mecánicos análogos a los que existirían en la aplicación real. 5. - Exposición a la humedad. 6. - Ensayos dieléctricos para determinar las condiciones del aislamiento. Se ensaya un número de muestras suficientemente grande, para poder analizar los resultados mediante técnicas estadísticas. Estos resultados permiten clasificar los materiales aislantes en distintas clases de acuerdo con la temperatura. La clase B, una de las más utilizadas, comprende la mica, la fibra de vidrio, el amianto y otros materiales análogos junto con las sustancias aglutinantes adecuadas.

1.2. Fallas por subtensión ¿Qué entendemos por subtensión ? Respuesta : Todas las veces que aplicamos a una máquina una tensión menor a la especificada (por debajo del límite inferior a la tolerancia). Por ejemplo, en una red de 380V, cuando el fabricante del equipo ha especificado que éste puede funcionar con una tensión de hasta 15%, todas las veces que tengamos 323 ó menos, la máquina estará recibiendo tensiones menores que las de diseño. En motores eléctricos de rotor de jaula, alimentados directamente desde la red, esto se verá rápidamente como un considerable aumento en la corriente absobida por la red. Esto se debe a que el motor tiende a mantener la velocidad en su eje :

Pe = T . w Pe : Potencia en el eje T : Par resistente w : Velocidad angular mecánica Lo que implica que la potencia Pe se mantendrá constante. Como para nuestro motor, P = Pe / µ y P = 3 .U.I.cosø, para que P no cambie, una baja en U, se compensará con una suba en I. En la mayoría de los casos en los que el motor se proteje mediante una protección térmica standard ó un guardamotor, el motor estará correctamente protegido. Sin embargo es importante destacar que si la subtensión está presente desde el momento de arrancar el motor, puede ocurrir que el par disponible en el eje no alcance para arrancar la máquina dado que el par de arranque es proporcional al cuadrado de la tensión (Tarr = k.U²). Por lo tanto, una caída del 15% en la tensión, implica una caída del 28% en el par disponible. Los relés que detectan las caídas de tensión (relés de subtensión) incluyen por lo general dos ajustes adicionales: 1. Temporización : para evitar dar señales erróneas en caso de transitorios de corta duración en la red de alimentación. 2. Histéresis : en general, regulable entre un 5 y 30% para lograr acciones definidas entre los puntos de conexión y desconexión. Por ejemplo, si deseamos que debajo de 323V una máquina deje de funcionar, pero que con 350V puede volver a arrancar, hemos definido una histéresis del ( 350 - 323 ) / 323 * 100 = 8,4%. La función de medida de subtensión se utiliza también en otras aplicaciones, tales como : . Monitoreo de redes (inicio del automatismo de transferencia automática de grupo) . Monitoreo de UPS . Monitoreo de carga de baterías

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1.3 Fallas por asimetría Anteriormente nos referimos al caso en que las tensiones de una red trifásica se modifica, pero todas en la misma proporción. Desafortunadamente, las fallas no son siempre simétricas y por lo general nos puede faltar parcial o totalmente una fase. La causa más común por la falta de una fase es la quemadura de un fusible de alimentación. Esta falla va desapareciendo, en la medida que se comienzan a utilizar cada vez más disyuntores, los que aseguran una apertura tripolar. En un motor de jaula de ardilla, que está funcionando normalmente, cuando de repente le quitamos la alimentación en una fase nos encontramos con que : . Si el motor está en vacío, la corriente en las otras fases puede bajar. . Si el motor está con carga, las corrientes en las otras fases aumenta notablemente y un relé de protección térmica lo sacará rápidamente de servicio, ya sea por sobrecorriente como por la actuación del sistema diferencial (como en los relés térmicos LR2D, LR2K, y LR9F). Pero además, si colocamos un voltímetro entre el borne sin alimentación del motor y cualquiera de las otras dos fases, veremos que la tensión medida es suficientemente alta (en una red de 380V puede ser del orden de 350 a 360V dependiendo del motor). De aquí se desprende claramente que no podríamos utilizar un relé de subtensión para detectar esta falla. La función de medida de asimetría ( o desbalance de tensiones ), que generalmente puede ajustarse entre un 5 y un 15% nos permite detectar fácilmente este tipo de fallas. A los efectos de no detectar transitorios ( debido a la conexión de cargas monofásicas, etc. ) que no resisten importancia, se incorpora también una temporización, de tal modo que la asimetría deba perdurar unos segundos para ser considerada. Las fallas por asimetría suelen ser mucho mas riesgosas para las máquinas que, por ejemplo, las subtensiones, dado que éstas últimas se detectan más fácilmente. Una asimetría en la tensión de alimentación del 1% genera en un motor un aumento de temperatura de 10 ºC, con la consiguiente reducción a la mitad de su vida útil ( visto anteriormente ). Dado que en una planta las caída de tensión pueden variar de un sector a otro, éste aspecto merece una atención particular. Hoy en dia, incluso los sistemas de monitoreo de potencia incorporan niveles de alarma en función del grado de asimetría en la red.

1.4. Fallas por inversión de fases Este tipo de falla, que implica la inversión en el sentido de giro del motor, implica muy serios riesgos para las personas y las instalaciones. En estos casos, el automatismo deberá impedir la puesta en marcha de las máquinas. Las máquinas especialmente involucradas son : . Ascensores . Transporte . Bombas . Sistemas de izado . Máquinas herramientas Como en presencia de una falla de este tipo, por lo general, ningún equipo se enciende, los relés que incorporan esta función la señalizan con una o dos indicaciones luminosas en su frente, para que el personal de mantenimiento detecte rápidamente la falla.

1.5. Fallas por sobretensión Es claro que una sobretensión tal que perfora las aislaciones deja rápidamente fuera de servicio a nuestros equipos. Los efectos que produce un incremento en la tensión de alimentación entre un 20 a 30% por sobre los valores normales, no suelen ser tan inmediatos. ( No tratamos aquí a los circuitos de iluminación. Sabemos que un incremento de la tensión en un 10% disminuye a la mitad la vida útil de una lámpara incandescente ). Recordemos que en un circuito con hierro ( motores, transformadores, bobinas, etc.), la vieja fórmula :

U ALTISTART

=

4,44 . N . B . S . f 3

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Aquí vemos que un incremento en la tensión, implica un incremento en la inducción en el hierro. La mayoría de los circuitos con hierro se diseñan para aprovecharlos bien, vale decir, que se trabaja cerca de la saturación. En todo circuito con hierro la curva que seguiremos será la siguiente:

Fig. 2

En este caso, el aumento en la tensión, provoca un incremento en la corriente. Si nuestros equipos están bien protegidos contra sobrecorrientes ( Motores con relés térmicos, bobinas y transformadores con disyuntores del tipo y calibre adecuados), por lo general no sufrirán daños. Debemos aclarar que, a veces esta protección es insuficiente, puesto que en los circuitos con hierro, aparecen otras fuentes de calor, no detectables por la corriente, que se suman al proceso : Calor por sobretensión = Calor por sobrecorriente ( en el cobre ) + Calor por corrientes parásitas ( en el hierro ) + Calor por histéresis ( en el hierro ). La potencia de pérdidas por corrientes parásitas tiene la siguiente proporción con la tensión de alimentación :

Pp

=

Kp . U²

Y la potencia de pérdidas por histéresis guarda la siguiente proporción con la tensión :

Ph

=

Kh . Uª

donde a varía entre 1,5 y 2,5 ( y a los fines de simplificar el análisis )

Ph

=

Kh . U²

Vale decir que un incremento de un 30% en la tensión, nos incrementa . Un 50 a 80% el calor generado en el cobre ( dependiendo de la saturación ). . Un 70% el calor generado por corrientes parásitas en el hierro. . Un 70% el calor generado por histéresis en el hierro. Todos estos efectos son acumulativos, y dado que sólo se refleja en la corriente el primero de ellos, concluimos que se hace necesario proteger por sobretensiones con una medición directa. Así, podemos hacer el análisis para los capacitores de corrección del factor de potencia, etc., donde llegaremos también a la conclusión de la importancia de no sobrepasar los límites de tensión admisibles a los efectos de obtener la vida útil normal de los equipos.

1.6. Fallas por subcorriente Detectar que una corriente esté por debajo de determinado umbral, nos permite controlar : 1. Rotura de accionamientos, correas de mando, etc. (fig. 3). 4

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Fig. 3

2. Excitación en máquinas de corriente contínua. 3. Funcionamiento en vacío de bombas. ( Esta falla, debido por ejemplo a la pérdida del cebado ó el cierre de una válvula, produce la quemadura de las empaquetadoras y costosísimas intervenciones de mantenimiento y tiempo improductivos ).

1.7 Fallas por sobrecorriente Las protecciones por sobrecorriente mediante un umbral, están asociadas en ambos casos a fallas mecánicas ( atascamientos repentinos, rotura de útiles de corte en máquinas herramientas, norias atascadas, etc. ). No nos relevan de una protección térmica por sobrecarga para los motores. Permiten disminuir el uso de fusibles mecánicos, que requieren cierto período de tiempo para su reposición y ajuste.

1.8. Protección por sobretemperatura El enemigo número uno de nuestros equipos eléctricos es la temperatura. Protecciones mediante relés térmicos, guardamotores, ... siguen una curva de calentamiento similar a la de la máquina a proteger, pero no miden su temperatura. Su utilización es correcta en la mayoría de los aplicaciones en servicio AC3. Cuando una máquina trabaja en regímenes de servicio intermitente, los fabricantes de motores recomiendan asociar una medición de la temperatura del motor mediante sondas. Lo mismo ocurre cuando el motor funciona en un ambiente polucionado, en donde existe el riesgo de obstruir la ventilación. Así, la aplicación de sondas se da : 1. En motores que funcionan en sitios con temperaturas elevadas. 2. En máquinas herramientas con ciclos de funcionamiento intensivo. 3. Sistemas de izado.

¿ Por qué se usan sondas PTC ? Las sondas PTC (coeficiente de temperatura positivo ), han ganado una gran aceptación pues son de volúmen muy reducido y pueden instalarse muy fácilmente en el arrollamiento del motor durante su fabricación. Se proveen para diferentes temperaturas en función de la clase del aislante utilizado ( 90 ºC a 170 ºC , en escalones de 10 ºC ). La elección de las sondas PTC a incorporar en el bobinado dependen de la clase de aislación, de la estructura del motor, del sitio más adecuado. Esta elección es normalmente hecha por los constructores de los motores que poseen los datos necesarios. La característica distintiva de las sondas PTC es la elevada pendiente de su curva en el entorno de la temperatura de la clase, lo que permite detectar rápidamente pequeñas variaciones de temperatura en el entorno del punto nominal (fig. 5). Existen también, otras formas constructivas de las sondas. Por ejemplo, las que se utilizan cuando no se las puede incorporar a los bobinados y se denominan del tipo " de superficie " y tienen un rango de temperaturas menor ( 60 ºC a 100 ºC ). Las sondas térmicas PTC no nos sirven para proteger un motor con rotor bloqueado, ni evitan el uso de un relé térmico ó guardamotor, puesto que no protegen la línea de alimentación al motor. ALTISTART

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Los relés de protección por sondas PTC (como por ejemplo el LT3) detectan además integridad del circuito de medición y el cortocircuito de las mismas (fig. 4). Existen modelos de relés que memorizan la falla, aún en caso de interrupción en la alimentación, con rearme manual automático ( como un relé térmico), y equipos con función test.

Esquema de conexionado eléctrico para el LT3 - SP :

Fig. 4

Curva típica de una sonda PTC

Fig. 5

1.9. Las protecciones multifunción Cuando analizamos los centros de control de motores del tipo " inteligente ", encontramos relés de protección de motores que reúnen una gran variedad de protecciones : 1. Sobrecarga (cobre ) 2. Sobrecarga ( hierro ) 3. Desequilibrio de fases 4. Marcha en vacío 6

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CFT Arranque y protección electrónica de motores de corriente alterna 5. Arranque prolongado 6. Ausencia de fase/s 7. Falla a tierra 8. Limitación de cupla 9. Sentido de rotación 10. Temperatura por sondas PTC Estos relés incluyen funciones de autovigilancia, autotest, botón test y verificación del estado de las sondas PTC. Protecciones multifunción como el LT6, permiten comunicarse en protocolo Modbus ó Unitelway, con solo cambiar de posición un dip-switch. Este relé admite la entrada en corriente proveniente de TI estándard. Existen además, una variante, un módulo para corrientes entre 5 y 25 A que puede utilizarse directamente en un CCM evitando el uso de transformadores de corriente. Las entradas digitales ( mutitensión ), permiten comandar los motores por tres salidas digitales ( a relé ) : . Vías A, B y parada. . Arranque directo o línea. . Estrella - Triángulo. . Dos sentidos de giro. . Dos velocidades. El pilotaje de las tres salidas se efectúa por : . La comunicación serie ( si la entrada local / línea está en posición línea ) . Dos entradas A y B ( si la entrada local / línea está en posición local ) Control de estados : Tres entradas (C,D,E) permiten cablear su estado y leerlo por la comunicación serie. Estos estados pueden reportar : . Posición de interruptor. . Estado del contactor de comando del motor. La configuración se realiza mediante un software en entorno Windows (fig. 6). El soft se puede configurar en Modbus ó Unitelway y permite acceder a todos los parámetros de configuración del LT6 en pantallas Windows (fig. 7). Si bien la configuración puede realizarse desde el PLC maestro, en entorno Windows, se puede visualizar sin interrumpir la aplicación : . Estado de las entradas. . Estado de las salidas. . Estado de funcionamiento del relé y del motor. . Las funciones de protección activas. . Los tipos de comando del motor. y realizar la activación y configuración de todas las protecciones y comandos.

Fig. 6

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Fig. 7

Entradas/Salidas del LT6

Fig. 8

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Cara frontal del LT6

Fig. 9

Frente del relé Reglaje. Corriente Ir : . Dos conmutadores ( Código Gray ) permiten al usuario reglar el producto al valor de la corriente del motor a proteger, desde un 20% al 109% del calibre elegido ( 1 A, 5 A, 25 A). . El conmutador de " Reglaje Fuerte " permite regular entre un 20 a un 100 % en pasos de 10 % del calibre. . El conmutador " Reglaje Fino " permite un reglaje del 0 al 9 % del calibre en pasos de 1 %. . La suma de los valores de ajuste de los dos conmutadores indica el valor de corriente nominal del motor a proteger. Clase de disparo : . Un conmutador (código Gray ) permite al usuario seleccionar la clase de funcionamiento del relé. La regulación es de clase 5 a clase 30, en pasos de 5. El display de 7 segmentos indica : 0 En funcionamiento 1 Alarma 2 Térmico 3 P.T.C. 4 Falta de fase 5 Falla a tierra 6 Subcorriente 7 Sobretorque 8 Arranque prolongado 9 Inversión de fases A Botón de test b Falla Unitelway C Falla Jbus / Modbus d Falla de paridad E F L n P Watch Dog S Falla entrada de medición U Sondas PTC en cortocircuito ALTISTART

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CFT Capítulo 2 ARRANQUE Y FRENADO PROGRESIVO 2. Métodos de arranque para motores de corriente alterna. 2.1 Principio de funcionamiento de motores de C.A. El principio de funcionamiento de los motores asíncronos está basado en la producción de un campo magnético giratorio. Consideremos un imán permanente NS y un disco de cobre que puedan girar alrededor de un eje XY. Cuando el imán, movido por un artificio cualquiera, gira, el campo magnético producido gira igualmente y barre el disco. Este es recorrido ahora por corrientes inducidas debidas a la rotación del campo magnético creado por el imán. Estas corrientes reaccionan sobre el campo dando un par motor suficiente para vencer el par resistente debido a los rozamientos y provocar la rotación del disco. El sentido de rotación, indicado por la ley de Lenz, tiende a oponerse a la variación del campo magnético que a dado origen a las corrientes. El disco es pues movido en el sentido del campo giratorio a una velocidad ligeramente inferior a la de éste (deslizamiento). Si el disco girase a la velocidad del campo (velocidad de sincronismo), no habría corrientes inducidas y el par ejercido sería nulo. La velocidad del disco (o rotor)es inferior a la del campo giratorio y por eso este tipo de motor se llama «asíncrono». En los motores asíncronos trifásicos, el campo giratorio es producido por tres bobinados fijos, geométricamente decalados a 120° y recorridos por corrientes alternas con el mismo desfase eléctrico. La composición de los tres campos alternos producidos forman un campo giratorio de amplitud constante. Caso del motor de Jaula Las barras metálicas que constituyen la jaula de ardilla están cortadas por el campo giratorio producido por el estator, lo que origina corrientes inducidas intensas. Estas reaccionan sobre el campo giratorio dando un par motor que provoca la rotación de la jaula. Caso del motor de anillos Los devanados del motor están acoplados mediante anillos y escobillas sobre una batería de tres resistencias regulables, montadas en estrella. Cortados por el campo giratorio, los conductores que forman los devanados rotóricos producen corrientes inducidas que recorren la batería de resistencias. Estas corrientes están casi en fase con las fuerzas electro-motrices que los producen, el par de arranque es muy elevado y el rotor es desplazado en el sentido del campo giratorio.

2.2 Consecuencias de una variación de tensión o de frecuencia de un motor asíncrono a) Aumento o disminución de tensión Velocidad La velocidad de sincronismo no se modifica con la variación de tensión. En un motor en carga un aumento de la tensión conlleva una disminución del deslizamiento y como consecuencia la velocidad del motor. Este fenómeno es limitado por la saturación de la máquina. Por el contrario si la tensión de alimentación decrece, el motor gira más despacio. Par El par es proporcional al cuadrado de la tensión, aumenta cuando la tensión es más elevada. Inversamente, disminuye considerablemente cuando la tensión es más débil. Si el motor ha sido calculado demasiado justo, puede no arrancar, o pararse con el riesgo de deteriorarse en caso de caída de tensión persistente.

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CFT Arranque y frenado progresivo Intensidad de arranque Varia proporcionalmente a la tensión de alimentación. Si ésta es muy elevada, la intensidad absorbida al instante del arranque aumenta. Por el contrario, si la tensión disminuye, la intensidad de arranque disminuye. La intensidad en régimen permanente varía de forma análoga.

b) Aumento o disminución de frecuencia Velocidad En un motor asíncrono, como hemos visto anteriormente, la velocidad de sincronismo es proporcional a la frecuencia. Esta propiedad es frecuentemente utilizada para hacer funcionar a grandes velocidades los motores especialmente concebidos para una alimentación por ejemplo de 400 Hz (aparato de laboratorio quirúrgicos, etc...) Es posible igualmente obtener una velocidad variable regulada por la frecuencia, por ejemplo de 6 a 50 Hz (cintas transportadoras, aparatos de elevación, etc...) Par A tensión constante el par es inversamente proporcional al cuadrado de la frecuencia. Si ésta aumenta el par desarrollado por el motor disminuye considerablemente. A la inversa, si la frecuencia decrece, el par crece. Intensidad de arranque A tensión constante, la intensidad de arranque varía en sentido inverso a la frecuencia. De esta forma aumenta si la frecuencia disminuye e inversamente. En régimen permanente la intensidad es la misma. Estas variaciones de par y de corrientes son generalmente molestas. En la práctica, para evitarlas, se aconseja variar la tensión de alimentación proporcionalmente a la frecuencia.

2.3 Arranque de los motores de jaula trifásicos En la puesta en tensión de un motor, éste absorbe una gran intensidad de la red y puede, sobre todo si la sección de la línea de alimentación es insuficiente, provocar una caída de tensión susceptible de afectar el funcionamiento de los receptores. A veces esta caída de tensión es tal que es perceptible sobre los aparatos de alumbrado. Para remediar estos inconvenientes, algunos sectores prohiben por encima de una cierta potencia, la utilización de motores de inducción con arranque «directo». Otros imponen en función de la potencia de los motores la relación entre la intensidad de arranque y la intensidad nominal. El motor de jaula es el único que puede ser acoplado directamente a la red con un aparellaje sencillo. Sólo los extremos de los devanados del estator tienen salida sobre la placa de bornas. Las características del motor han sido determinadas de una vez para siempre por el constructor, los diversos procedimientos de arranque permiten hacer variar únicamente la tensión en las bornas del estator. En este tipo de motor la reducción de la punta de intensidad está acompañada de una fuerte reducción del par.

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Fig. 10: Arranque directo.

2.4 Arranque directo Es un sistema de arranque obtenido en un sólo tiempo; el estator del motor se acopla directamente a la red. El motor arranca con sus características naturales con una fuerte punta de intensidad. Este procedimiento es ideal si es tolerable la punta de corriente y si el par inicial de arranque del motor (fijado por el tiempo de construcción de su rotor y cerca de 1,5 Cn) es el conveniente para la puesta en marhca de la máquina. La punta de intensidad en la puesta en tensión es muy elevada, del orden de 4 a 8 veces la intensidad nominal. El par durante el arranque es siempre superior al par nominal, sobre todo para los motores modernos de jaulas complejas. Es máximo cuando el motor alcanza el 80 % de su velocidad; en este momento, la punta de intensidad está considerablemente amortiguada. Este dispositivo permite arrancar las máquinas incluso en plena carga, si la red admite la punta de corriente en el momento del arranque. Es pues indicado para las máquinas de pequeña y mediana potencia. Sin embargo, el par en el momento de la tensión es cerca de 1,5 Cn, este procedimiento no está recomendado si el arranque debe hacerse lenta y progresivamente ( determinados montacarga, cintas transportadoras, etc.) Si es necesario, para un motor de jaula reducir la punta de intensidad en la puesta en tensión o el par inicial de arranque, es preciso recurrir a un dispositivo que permite alimentar a lo largo del primer tiempo el estator del motor con tensión reducida. Para una velocidad dada, la corriente en un devanado del motor se reduce proporcionalmente a la tensión y el par proporcionalmente al cuadrado de la tensión.

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Fig. 11: Arranque directo.

2.5 Arranque de los motores de arrollamientos partidos “part-winding” Este tipo de motores lleva un arrollamiento estatórico desdoblado en dos arrollamientos paralelos con seis o doce bornas de salida. Es equivalente a dos «semi-motores», de igual potencia. Al acoplar el primer arrollamiento a la red de alimentación, el «semi-motor» arranca en directo con toda la tensión de la red, esto hace que la corriente de arranque y el par sea la mitad. Este último es algo superior al par que obtendría un motor de jaula de la misma potencia arrancándolo en estrella-triángulo. al finalizar el arranque, se conecta el segundo enrrollamiento a la red. En este momento la punta de intensidad es débil y de corta duración, puesto que el motor no ha sido separado de la red de alimentación y hay un débil deslizamiento.

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CFT Arranque y frenado progresivo

Fig. 12: Arranque de los motores de arrollamientos partidos.

2.6 Arranque estrella-triángulo Este arranque sólo puede ser aplicado a los motores donde los dos extremos de los tres devanados del estator tengan salida sobre la placa de bornas y donde el acoplamiento en triángulo corresponda a la tensión de la red (ejemplo: para red 380 V, es preciso un motor 380 V D/660 V l). Este procedimiento consiste en arrancar el motor conectando sus devanados en estrella. Estos se encuentran entonces alimentados con una tensión igual a la tensión de la red dividida por √3 o sea a un 58 % de la tensión nominal. El par se reduce con relación al cuadrado de la tensión de alimentación y es igual al tercio del par proporcionado por un motor de arranque directo. La corriente en la línea de alimentación se reduce en la misma proporción. La intensidad en cada devanado decrece únicamente en relación al 0.58, pero este valor no tiene por que considerarlo el utilizador. Los típicos valores iniciales son para la corriente 2 ln y para el par 0.5 Cn. El arranque estrella-triángulo es el indicado para aquellas máquinas con arranque en vacío o que tengan un par resistente pequeño. En el segundo tiempo, se suprime el acoplamiento en estrella y se acoplan los devanados en triángulos. Cada devanado entonces está alimentado con la tensión de la red; el motor recupera sus características naturales. El par motor es pequeño durante todo el acoplamiento «estrella» y al velocidad estabilizada al final de este tiempo, puede ser muy baja si el par resistente es elevado (por ejemplo: caso de una máquina centrífuga). Aparecen entonces puntas importantes de corrientes y de par al pasar de estrella a triángulo. Estas consideraciones pueden conducir a renunciar el arrancador estrellatriángulo para máquinas de características «centrífugas», sobre todo mas allá de una determinada potencia (por ejemplo: 55 KW). Por otra parte es preciso señalar que la corriente que atraviesa los devanados del rotor es discontinua; es interrumpida en el momento de la apertura del contactor «triángulo» (con plena tensión de la red). Siendo las características de estos devanados muy inductivas, el paso del acoplamiento en triángulo se acompaña de puntas de corrientes transitorias muy importantes. A partir de una cierta potencia es aconsejable, bien renunciar al acoplamiento estrellatriángulo o bien utilizar una variante que permita limitar los fenómenos transitorios. Entre estas variantes: . Estrella-triángulo con temporización en el paso estrella-triángulo Necesita una máquina con par resistente muy pequeño y con inercia suficiente para evitar una bajada de velocidad notable durante la temporización (en general 1 ó 2 segundos).

. Arranque en tres tiempos: estrella-triángulo + resistencia triángulo El corte subsiste, pero una resistencia se intercala en la serie con los devanados acoplados en triángulos, aproximadamente durante 3 segundos. . Arranque «estrella-triángulo sin corte» ALTISTART

15

CFT Arranque y frenado progresivo La resistencia destinada a encontrarse temporalmente en serie con el acoplamiento triángulo es conectada inmediatamente antes de la apertura del contactor estrella, con el fin de evitar toda interrupción del circuito. El estudio detallado de estas variantes se sale fuera del propósito de esta presentación.

Fig. 13: Arranque estrella triángulo.

2.7 Arranque estatórico por resistencias La alimentación a tensión reducida del motor, durante el primer tiempo se obtiene poniendo en serie con cada fase del estator una resistencia que es cortocircuitada luego en un solo tiempo. Los acoplamientos eléctricos de los devanados respecto a la red no se modifican durante el arranque, la intensidad de arranque que recorre la línea de alimentación se reduce proporcionalmente a la tensión aplicada al motor, mientras que el par se reduce como el cuadrado de la tensión. El par inicial de arranque es relativamente pequeño (valor típico: 0,75 Cn) para una punta de corriente todavía importante (valor típico: 4,5 ln). La tensión aplicada en las bornas del motor no es constante durante el período de aceleración. La intensidad, máxima cuando se pone el motor en tensión, disminuye a medida que el motor acelera; la caída de tensión en las bornas de la resistencia disminuye y la tensión en las bornas del motor aumenta progresivamente. Como el par es proporcional al cuadrado de la tensión, los valores obtenidos del par son más elevados, para un par inicial dado, que con un sistema que suministra una tensión reducida de valor fijo. Las curvas «estatóricas» y «estrella-triángulo» adjuntas, trazadas para pares iniciales de arranque del mismo orden, ponen claramente en evidencia esta propiedad. Con un arranque estrella-triángulo de un motor que mueve una máquina centrifuga, la velocidad alcanzada al finalizar el primer tiempo es proporcionalmente el 80 % de la velocidad nominal; el paso al segundo tiempo se traduce por unas puntas elevadas de par y de corriente. Con un arranque astatórico por resistencias, el paso a plena tensión se realiza para una velocidad francamente más elevada, con puntas mucho más pequeñas. La velocidad va aumentando progresivamente y sin cambios bruscos. Por otra parte es posible modificar los valores de la intensidad y del par de arranque adaptando la resistencia. El arranque estatórico por resistencia es conveniente para realizar el arranque de las máquinas con par resistente creciente o cerca de la mitad del par nominal e incluso en las máquinas potentes y de gran inercia. Sin embargo este tipo de arranque presenta un inconveniente. Para una reducción de par dada, por ejemplo en la relación kC, sólo reduce la punta de intensidad en el arranque con una relación muy pequeña kC (mientras que esta punta de corriente se reduce con una relación próxima a kC por los sistemas estrella-triángulo o autotransformador). 16

ALTISTART

CFT Arranque y frenado progresivo Por el contrario, la presencia de una importante resistencia prácticamente no inductiva, reduce considerablemente la amplitud de la punta de corriente, durante el régimen transitorio de puesta en tensión, lo que es a menudo una ventaja determinante.

Fig. 14: Arranque estatórico por resisitencias.

2.8 Arranque por auto-transformador El motor es alimentado en tensión reducida mediante un auto-transformador, el cual se pone fuera de servicio cuando el arrancador se termina. El arranque se efectúa en tres tiempos: . Puesta en «estrella» del auto-transformador, después del cierre del contacto de línea. El motor arranca ahora en tensión reducida; . Apertura del punto neutro. Una fracción de devanado del auto-transformador, insertado en serie con cada fase del estator, se comporta como una inductancia; . Un tercer contactor acopla el motor a plena tensión de la red y provoca la apertura de los dos primeros contactores de arranque transitorios. Con este dispositivo, el motor nunca esta separado de la red de alimentación; la corriente no se interrumpe y los fenómenos transitorios son suprimidos. Sin embargo, con el fin de evitar un relentizamiento importante durante el segundo tiempo de arranque, la inductancia de los arrollamientos del auto-transformador debe ser pequeña y adaptada al motor. Para obtener un valor conveniente de inductancia, es prácticamente necesario prever un auto-transformador cuyo circuito magnético tenga un entrehierro. El segundo tiempo destinado principalmente a amortiguar las transiciones eléctricas, se suele elegir de una duración muy breve (tiempo de conmutación de un contactor). ALTISTART

17

CFT Arranque y frenado progresivo A lo largo del primer tiempo, el par se reduce proporcionalmente al cuadrado de la tensión y la corriente de línea en una relación muy próxima, ligeramente más elevada que la corriente magnetizante del auto-transformador. ( La corriente es reducida solamente en relación a la tensión pero ha sido tomada en cuenta desde el punto de vista de la utilización ). Esta forma de arranque es sobre todo utilizada para los motores de gran potencia. Con relación al arranque estatórico, permite obtener un par más elevado con una punta de intensidad menor. Por otra parte, varias tomas han sido previstas en el auto-transformador y es posible ajustar la tensión de arranque en función de la máquina arrastrada.

Fig. 15: Arranque por auto- transformador.

2.9 Arranque de los motores de anillos Arranque rotórico por resistencias Un motor de anillos no puede arrancar en un tiempo, devanados rotóricos cortocircuitados, sin provocar puntas de par y de corriente inadmisibles. Es necesario al mismo tiempo que se alimenta el estator a plena tensión de la red, se introduzcan resistencias rotóricas que serán progresivamente cortocircuitadas. El cálculo de la resistencia insertada en cada fase permite determinar de forma rigurosa la curva par-velocidad obtenida : para un par dado la velocidad es tanto más baja cuanto más alta sea la resistencia. Esta debe ser insertada totalmente en el momento del arranque y alcanzará la velocidad nominal cuando esté totalmente cortocircuitada.

18

ALTISTART

CFT Arranque y frenado progresivo La corriente absorbida es sensiblemente proporcional al par suministrado o por lo menos sensiblemente superior al valor teórico. Por ejemplo, para un par inicial de arranque igual a 2 Cn la punta de corriente será aproximadamente 2 ln. Esta punta es pues considerablemente más pequeña y el par máximo de arranque más elevado que el de un motor de jaula para el valor típicos son del orden de 6 ln para 1,5 Cn. El motor de anillos, con un arranque rotórico, se utiliza en todos los casos donde las puntas de corriente deben ser mínimas y en todas las máquinas que arranquen a plena carga. Por otra parte, este tipo de arranque es extremadamente flexible, porque es fácil de ajustar el número y el aspecto de las curvas que representan los tiempos sucesivos, a los imperativos mecánicos o eléctricos ( par resistente, valor de la aceleración, punta máxima de corriente, etc).

Fig. 16: Arranque de los motores de anillo.

ALTISTART

19

CFT Arranque y frenado progresivo 2.10 Caracteristicas resumidas de los distintos métodos de arranque Motores de anillos

Motores de jaula Arranque directo

Arranque arrollamiento partido part-winding

corriente inicial de arranque

4 a 8 ln

par inicial de arranque

0,6 a 1,5 Cn

Arranque estrella-triángulo

Arranque estatórico

Arranque auto-transformador

Arranque rotórico

2 a 4 ln

1,3 a 2,6 ln

4,5 ln

1,7 a 4 ln

< 2,5 ln

0,3 a 0,75 Cn

0,2 a 0,5 Cn

0,6 a 0,85 Cn

0,4 a 0,85 Cn

< 2,5 Cn

* Buena relación par/intensidad. * Posibilidad de regulaciónde los valores dearranque. * No hay corte de la alimentación durante el arranque.

* Muy buena relación par/intensidad. * Posibilidad de regulación de los valores dearranque. * No hay corte de la alimentación durante el arranque.

Motor de jaula económico y robusto Ventajas

* Arrancador simple. * Par de arranque importante.

* Simple * Par de arranque mas elevado que en estrella-triángulo. * No hay corte de la alimentación durante el arranque

* Arrancador realmente barato. * Buena relación par/intensidad.

* Posibilidad de regulaciónde los valores de arranque * No hay corte de la alimentación durante el arranque

Inconvenientes

* Punta de intensidad muy importante. * Asegurarse que la red admite esta punta. * No permite un arranque lento y progresivo.

* No hay posibilidad de regulación. * Motor especial.

* Par pequeño en el arranque. * No hay posibilidad de regulación. * Corte de la alimentación en el cambio de acoplamiento y fenómenos transitorion. * Motor bobinado en triángulo para Un.

* Peuqeña reducción en la punta de arranque. * Necesita resistencias.

* Motor de anillo * Necesita un auto- más costoso. transformador * Necesita costoso. resistencias.

2 a 3 seg.

3 a 6 seg.

3 a 7 seg.

7 a 12 seg.

*7 a 12 seg.

* Máquina de fuerte inercia sin problemas particulares de par y de intensidad en el arranque.

* Máquina de fuerte potencia o de fuerte inercia en los casos donde la reducción de la punta de intensidad es un criterio importante.

Duración media del arranque

Aplicaciones tipicas * Pequeñas máquinas arrancando a plena carga.

* Máquinas arrancando en vacio o debil carga. En particular, compresores para grupos de climatización

* Máquinas arrancando en vacio. * Ventiladores y bombas centrifugas de pequeña potencia.

* 3 tiempos 2,5 s *4 y 5 tiempos 5 s * Maquinas de arranque en carga, de arranque progresivo, etc.

Como utilizar la tabla La instalación se alimenta a baja tensión por la red de distribución. Adaptarse al reglamento de la red que fija la potencia límite a la que un motor puede ser arrancado sin reducción de punta. La instalación se alimenta por un transformador particular. Determinar la punta de arranque máxima admisible sin provocar una disminución en el primario del transformador.

Determinar la punta de arranque del motor

20

ALTISTART

CFT Arranque y frenado progresivo La punta es aceptable: Verificar que la caída de tensión en la línea no es muy importante sino: . Reforzar la línea o . Elegir otro modo de arranque. La punta debe ser reducida o la caída es demasiado importante: . Elegir otro modo de arranque. . Verificar en estas condiciones, si el par obtenido es suficiente.

2.11 Arranque y parada con componentes de de baja potencia

estado sólido para rotores

El reemplazo más natural para los arranques estrella-triángulo en bajas potencias, está constituido por simples arrancadores de estado sólido, que controlan a uno o dos tiristores, y que permiten realizar el ajuste de : . El tiempo de arranque . El par de despegue ( para vencer los rozamientos estáticos ) Los arrancadores progresicos LH4 permiten el arranque suave, sin golpes de par y con corrientes reducidas de motores asincrónicos monofásicos y trifásicos con rotor de jaula. Principio de uso : Contrariamente a los sistemas de arranque electromecánicos clásicos, los arrancadores electrónicos LH4 permiten un ajuste preciso del par de arranque, con la supresión de los golpes mecánicos que causan mantenimiento adicional y parada en la producción. Se instalan en serie en una salida motor clásica ( Ejemplo : guardamotor - contactor - LH4 ). Descripción de la gama : La gama de arrancadores progresivos LH4 comprende las familias siguientes : 1- Los arrancadores progresivos destinados a las aplicaciones corrientes, en las que los golpes de par desean se suprimidos. Ejemplos : transportadores, cintas transportadoras, puertas automáticas, y todas las máquinas equipadas con correderas.

2- Los arrancadores - ralentizadores progresivos, destinados a las aplicaciones que requieran mejores performances que las anteriores, no solamente para reducir los golpes de par, sino además donde se debe reducir la velocidad lentamente. Ejemplos : ventiladores, bombas, compresores de frío, aire comprimido y todas las maquinas a fuerte inercia. Funcionamiento : El arrancador progresivo LH4 realiza la puesta en tensión reducida de motores y la incrementa progresivamente hasta el valor nominal. Es así como se reduce la corriente de arranque y las cuplas perjudiciales para los motores, el mantenimiento y la mecánica involucrada. La cupla de despegue se ajusta por el utilizador, gracias a un potenciómentro en el frente del arrancador, lo mismo que el tiempo de arranque ( correspondiente al tiempo de incremento de la tensión) con un segundo potenciómetro. Estas funciones ajustables, pueden consignarse con la tapa precintable para evitar el riesgo de desajuste. El motor asociado a un arrancador LH4 debe ser capaz de mover la carga a tensión reducida.

Esquema básico de conxión para el LH4 y/o el ATP Q1: Q2: KM1: F1: KM2: ALTISTART

Seccionamiento Protección por disyuntor. Contactor Fusibles rápidos Contactor de frenado 21

CFT Arranque y frenado progresivo

Fig. 17: Diagrama de conexión del LH4.

22

ALTISTART

CFT Capítulo 3 ARRANQUE, PROTECCIÓN Y FRENADO CON COMPONENTES DE ESTADO SÓLIDO 3.1

Arrancador progresivo (SOFT STARTER)

De la parada a la velocidad a régimen establecido

En directo en la red

con el ALTISTART

Seccionamiento protección contra los cortocircuitos

Seleccionamiento protección contra los cortocircuitos

Mando de potencia

Aislamiento

Aislamiento

ALTISTART con protección térmica integrada

Protección térmica

MAS

MAS

Velocidad

Velocidad

Tiempo de arranque regulable

Tiempo

Tiempo Fig. 18

ALTISTART

23

CFT Arranque, protección y frenado con componentes de estado sólido Arrancador progresivo (SOFT STARTER) Con el ALTISTART no se puede aumentar el tiempo de arranque en relación a una solución de arranque directo. En consecuencia se reducirá la intensidad y el par de arranque. Al contrario, para la parada con el ALTISTART, se puede aumentar o reducir los tiempos de parada en relación a una parada libre. Se puede observar que el ALTISTART posee una protección térmica integrada y que no necesita un relé térmico. El ALTISTART se conecta entre la red y el motor. Como se trata de un dispositivo estático, no asegura un aislamiento suficiente. Por eso es necesario, para asegurar la seguridad de las personas, disponer de un órgano de aislamiento, por ejemplo: disyuntor, interruptor, etc.

¿ QUE SE HACE ARRANCAR ? UN CONJUNTO MOTOR - MAQUINA Acoplados directamente:

Acoplados a travéz de un reductor:

. El ALTISTART arranca cualquier máquina salvo para algunos puntos particulares que examinaremos ulteriormente. . Para calcular el tiempo de arranque y el par acelerador, hay que conocer las inercias relativas al motor. . Cuando hay un reductor (o un multiplicador de velocidad) las inercias de la cargas son llevadas al motor por el cuadrado de la relación de velocidad :

2 J máquina llevada al motor : j máquina x (n’ máquina/n motor) . Cuando se transforma un movimiento de traslación en un movimiento de rotación: 2 2 J máquina llevada al motor = F(Mv ;ω )

con: M = peso total de las piezas en movimiento en kg. V = velocidad lineal en m/s ω = velocidad angular en rad/s ω = F(2πn;60) Para simplificar los elementos y cálculos siguientes consideremos siempre que el motor está en directo en la máquina.

24

ALTISTART

CFT Arranque, protección y frenado con componentes de estado sólido En este caso hay que verificar si este par es suficiente para despegar la carga, por un lado y para acelerar por otro lado. Si la inercia aumenta, el tiempo de arranque aumentará en la misma relación, para un mismo par. Las inercias arrastradas pueden variar de una a varias decenas de veces el valor de la del motor. En ciertos casos se puede encontrar un par de arrastre inferior al par resistente. En este caso: C =C +C -C A M E R

3.2 Arranque directo de la red

Características de pares

El par acelerador provoca el aumento de la velocidad A la velocidad nominal nN se alcanza el equilibrio

Tiempo de arranque

El tiempo de arranque depende igualmente de la inercia arrastrada

Fig. 19

26

ALTISTART

CFT Arranque, protección y frenado con componentes de estado sólido En el dibujo precedente hemos visto que el tiempo de aceleración es inversamente proporcional al par acelerador. Sin embargo : C =C -C A M R Este dibujo muestra que el tiempo de arranque depende de dos parámetros: . El par acelerador : diferencia entre el par motor y el par resistente . La inercia arrastrada Para una máquina dada, con el ALTISTART sólo se manipula el par motor y en relación a un arrancador directo no se puede reducir este par acelerador para disminuir el tiempo de arranque. Jdω dt =

; si CA disminuye, dt aumenta CA

PAR Y TENSION RELACIONES ENTRE CORRIENTE Y TENSION El par motor varía como el cuadrado de la tensión

La tensión mínima suministrada por el ALTISTART es regulable con el módulo de visualización La corriente varía proporcionalmente a la tensión

Fig. 20

ALTISTART

27

CFT Arranque, protección y frenado con componentes de estado sólido

duración de la rampa : 1 a 60 s

Gráfico de rampas de par

Fig. 21

3.4 Arranque progresivo con el ALTISTART / RAMPA de tensión El reglaje del tiempo de rampa permite pasar más o menos rápidamente de una característica de tensión a otra. La rampa es regulable hasta 60 s, pero la máquina para un reglaje dado del ALTISTAR, podrá arrancar en un tiempo más o menos largo según el estado de carga del motor. Si no quiere entrar en limitación de corriente, el tiempo de rampa puede ser aumentado y la corriente de limitación fijada al máximo.

3.5 Limitaciones de corriente al arranque 1. LIMITACION INDIRECTA: Debida a la rampa de tensión o de par. 2. LIMITACION EFECTIVA: Regulada con el módulo de reglajes. 3. COMBINACION DE LAS DOS LIMITACIONES PRECEDENTES: Arranque en rampa de tensión y limitación de corriente El arranque del ALTISTART se puede efectuar de tres maneras diferentes : . Por rampa de aceleración, la rampa de aceleración esta regulada de tal manera que no se alcanza la corriente de limitación regulada. . Por la limitación de la corriente. La corriente regulada es tal que no se alcanza jamás la tensión de rampa. Es lo que sucede en general en las máquinas de fuerte inercia. . Por combinación de las dos soluciones diferentes. Es en general lo que ocurrirá con el ALTISTART y es un punto fuerte en relación a la competencia que solo posee en general la rampa de tensión o, la limitación de corriente, y raras veces la combinación de las dos. En general, para las máquinas de fuerte inercia o para las potencias elevadas, la limitación de corriente es preponderante. ALTISTART

29

CFT Arranque, protección y frenado con componentes de estado sólido 3.6 Limitaciones de corriente indirecta mediante rampa de tensión El ALTISTART arranca sobre una rampa de tensión. El punto de funcionamiento evoluciona de manera continua sobre una red de curvas I(n), en función del tiempo de aceleración de la rampa seleccionada y de las características mecánicas.

rampa demasiado corta : arranque difícil, poco progresivo tiempo de rampa más largo, arranque muy progresivo, corriente de arranque débil.

Fig. 22 Al arrancar sobre una rampa de tensión, la corriente es limitada proporcionalmente a la tensión. El punto de funcionamiento evoluciona de la característica mínima siguiendo la rampa de tensión cuyo tiempo a cc está regulado. El tiempo de subida de la rampa está fijado por el reglaje, pero no corresponde necesariamente al tiempo de subida en velocidad del motor. El tiempo de aceleración del motor puede ser inferior al tiempo de rampa regulado, en el caso de una inercia débil y de un tiempo de rampa largo. El tiempo de aceleración del motor puede ser superior al tiempo de rampa regulado, en el caso de una fuerte inercia y de un tiempo de rampa corto. En este caso nos acercamos al arranque directo y la función del ALTISTART al arranque es menos importante debido al reglaje incorrecto.

3.7 Limitaciones de corriente efectiva Esta impide que la corriente sobrepase el límite fijado

30

ALTISTART

CFT Arranque, protección y frenado con componentes de estado sólido

Fig. 23

La limitación de corriente permite el paso lineal de una característica de tensión a otra, de manera de no sobrepasar la corriente máxima regulada. La curva CALTISTART = f(n) se obtiene a partir de la curva de par a la tensión nominal disminuida por la relación de los cuadrados de corriente.

C ALTISTART = C a UN .

I límite ATS

2

I a UN La limitación de la corriente provoca un debilitamiento del par de arranque, en consecuencia un aumento del tiempo de arranque. Además, la limitación de la corriente reduce la caída de tensión en la línea. La selección de la corriente de limitación es dada por la aplicación.

3.8 Arranque en la rampa de tensión y limitacion de corriente

Fig. 24

ALTISTART

31

CFT Arranque, protección y frenado con componentes de estado sólido

Este gráfico es una imagen del arranque pero pueden haber muchos otros. . La tensión sube siguiendo la rampa de aceleración hasta el momento en que se alcanza la característica nominal en corriente de la máquina. . En este momento, la corriente comienza a decrecer y la rampa toma nuevamente su función hasta el valor nominal Un. La corriente de limitación regulada debe permitir obtener un par de arranque superior al par resistente.

3.9 Impulso de despegue (Boost) En máquinas de fuerte par resistente al despegue, se observa una curva de par como la siguiente:

Fig. 25

En ciertas máquinas, el par disminuido debido a la limitación de corriente puede ser suficiente para acelerar la carga, pero no suficiente para permitir el despegue de la máquina. Una función BOOST, cuando se la activa, permite enviar durante 5 alternancias de la red, la plena tensión, lo que da el pleno par. La plena tensión es aplicada para realizar el despegue. Este impulso dura 5 alternativas de la red sea 100 ms en 50 Hz 83,3 ms en 60 Hz El ALTISTART toma luego su funcionamiento habitual según el modo de arranque seleccionado : rampa de tensión limitación de corriente o combinación de los dos.

Fig. 26

32

ALTISTART

CFT Arranque, protección y frenado con componentes de estado sólido

CM < CR El motor no arranca

CM > CR El motor arranca a sus características máximas. Arranque no progresivo

CM > CR El impulso de plena tensión es decir de pleno par, permi- te el despegue del motor. El arranque progresivo se haceprogresivo por las limitaciones reguladas en el ALTISTART

Fig. 27

3.10 Reglajes para el arranque El módulo de visualización y reglajes permite preregular los valores deseados para el arranque. Parámetros: . In : reglaje de la corriente nominal del motor, sin condensaciones particulares. Tomar la corriente de la placa de identificación del motor . ILT : corriente de limitación . ACC : reglaje del tiempo de subida de la rampa de tensión, de 1 a 60 seg . BST : BOOST, impulso a plena tensión durante 5 alternancias de la red. Resumen de las condiciones de arranque: . Obtener un par acelerador que asegura un arranque progresivo. . El tiempo de arranque depende de las características del par resistente, y de las inercias arrastradas. . Se vence un par resistente al despegue aplicando la plena tensión durante 5 alternancias de la red

3.11 Frenado progresivo (Soft Stop) De la velocidad de régimen establecido a la parada

ALTISTART

33

CFT Arranque, protección y frenado con componentes de estado sólido

Se suprime el par motor. El frenado depende de las características mecánicas, inercia y par resistente.

Parada libre

Parada progresiva : t2 > t1

Parada frenada : t3 < t1

Parada con el ALTISTART Fig. 28

Al contrario del arranque, con el ALTISTART se puede aumentar o reducir el tiempo de parada. Una rampa de tensión descendiente permite frenar suavemente el motor y la máquina, por la aplicación de un par motor opuesto al par resistente. Para reducir el tiempo de frenado eléctrico el ALTISTART permite la inyección de una corriente rectificada que añade un par de frenado eléctrico al par resistente de la máquina. el tiempo de parada disminuye en relación a la parada libre. En parada controlada por la rampa : C

RAL

= C - C ; t aumenta R M

En parada frenada : C Donde: CRAL CR CM CF 34

= = = =

RAL

= C - C ; t disminuye R F

par ralentizador par resistente par motor par de frenado ALTISTART

CFT Arranque, protección y frenado con componentes de estado sólido

3.12

Parada progresiva con rampa de deceleración MOTOR

CR CM

MAQUINA Fig. 29

El par motor disminuye progresivamente, siguiendo una rampa de tensión o par decreciente. El tiempo de disminución se regula por medio del módulo de reglajes colocado en el frente del equipo.

Tiempo de rempa más largo

Fig. 30

Con este tipo de parada se suministra una tensión que genera un par motor inferior al par resistente. El par motor resistente resultante aumenta el tiempo de parada. Condición para tener un frenado progresivo.

CM < CR La progresividad de la parada dependerá del valor del par motor.

ALTISTART

35

CFT Arranque, protección y frenado con componentes de estado sólido

3.13 Parada frenada

CF

MOTOR

CR MAQUINA Fig. 31

Se obtiene el par de frenado por una inyección de corriente rectificada suministrada por el ALTISTART

inyección de corriente rectificada

Fig. 32

Al contrario del modo de parada precedente, el par de frenado se añade al par resistente para aumentar la eficacia del frenado y disminuir el tiempo de parada. Para realizar esto, el ALTISTART suministra una corriente rectificada, regulada con los parámetros brc y Eba.

36

ALTISTART

CFT Arranque, protección y frenado con componentes de estado sólido

3.14 Realización de la parada frenada Para que el frenado sea eficaz es necesario tener una fase de rueda libre

Contacto de frenado

Contacto de frenado

Fig. 33

Para inyectar corriente rectificada, se necesita disponer de un contactor pilotado por el ALTISTART, como se indica en el esquema de la página siguiente. El ALTISTAR suministra 2 Ir durante 5 segundos. si la máquina se detiene antes de estos 5 segundos el ALTISTART deja de enviar esta corriente continua al motor. El ALTISTAR detecta la parada del motor. El polo principal del contactor de frenado debe estar imperativamente conectado a los bornes de salida 4T2 y 6T3 del ALTISTART, de acuerdo con el esquema indicado en la página siguiente, cualquiera que sea el acoplamiento del motor. La función del contactor de frenado consiste en realizar una rama de rueda libre, menos costosa que una solución estática. Más adelante se verá otro método de parada rápida por medio del frenado propulsión al que reemplaze a este esquema ya que no necesita detector de freno.

ALTISTART

37

CFT Arranque, protección y frenado con componentes de estado sólido

Para estos dos ejemplos, la duración de la inyección de corriente rectificada está limitada para reducir el calentamiento del motor.

3.15 Principio general del ALTISTART Suministra una tensión variable, a frecuencia fija, al motor asincrónico Red trifásica

Escalonador de tensión

Fig. 34

El escalonador es un convertidor tensión-tensión Conserva la frecuencia de la red y reduce la tensión. Permite un arranque sin sacudidas. La parte de potencia se compone de tres ramas de dos tiristores montados cabeza arriba-cabeza abajo. La variación de tensión se obtiene por modificación del ángulo de encendido de los tiristores.

38

ALTISTART

CFT Arranque, protección y frenado con componentes de estado sólido

3.16 Sinóptico de control general La alimentación de potencia se efectúa a partir de los bornes 1L1, 2L2, 3L3 y el de control a partir de C - 230 - 400 - 500 según la tensión. El microprocesador asegura la gestión del conjunto a partir de las órdenes marcha/parada, de las informaciones de corrientes procedentes de los transformadores de corriente, y de las informaciones de tensión en los bornes de los tiristores. En función de los reglajes seleccionados, el microprocesador pilota los tristores a través de los encendedores aislados. Los pilotos y relés están pilotados por el microprocesador.

3.17

Funcionamiento del escalonador mando en "α"

tensión de red

ω υ

CARGA RESISTIVA

α

α

ω

α

ω Fig. 35

ALTISTART

39

CFT Arranque, protección y frenado con componentes de estado sólido

ω

CARGA INDUCTIVA

α α

ω

ω Fig. 36

El mando en α es el mas empleado porque es el más simple. El Gradivar funciona en α. El mando en α presenta el inconveniente de hacer, a veces, inestable el motor al final del arranque, reacción nefasta debida al hecho que la variación de α en función del tiempo no tiene en cuenta el nivel de la corriente la variación del factor de potencia. Y sucede que al final del arranque el cos ϕ de ciertos motores varía muy rápidamente, lo que provoca su inestabilidad. Como el mando en γ es un mando que se efectúa a partir del cero de corriente, no se toma en cuenta el cos ϕ, lo que elimina naturalmente la inestabilidad.

3.18 Funcionamiento del Altistar mando en "γ" El mando en "α" presenta el inconveniente de provocar la inestabilidad del motor al final del arranque debido a la F.E.M. El mando en "γ" evita esta fenómeno.

40

ALTISTART

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ω

CARGA INDUCTIVA

α ω γ

γ

ω Fig. 37

La tensión suministrada al motor es máxima para γ = 0 El mando en γ es elaborado directamente a partir de la corriente. No se toma más en cuenta las rápidas variaciones de cos ϕ y se dejan de tener inestabilidades. Este mando se realiza con mayor dificultad. Es necesario disponer siempre de una tensión mínima en los bornes de los tiristores; es por eso que se constata siempre una reducción de tensión del orden de 15 V en los bornes del ALTISTART. Este mando en un punto fuerte del ALTISTART.

ALTISTART

41

CFT Arranque, protección y frenado con componentes de estado sólido

3.19

Formas de ondas

2ϕπ

2ϕπ

ϕ 2π

ϕ = 45

α = 60

Fig. 38

La primera sinusoidal de la imagen da la tensión motor con un mando α a 60° en los seis tiristores. La segunda curva de la imagen da la corriente resultante. La tercera muestra el ángulo correspondiente. En consecuencia γ es el ángulo durante la cual la corriente es nula. 42

ALTISTART

CFT Arranque, protección y frenado con componentes de estado sólido

Es a partir de la corriente que se elabora un ángulo de encendido que pilota los tiristores. El ángulo γ no es jamás nulo y por esto la tensión máxima de salida es reducida ligeramente. Este periodo, durante el cual γ no es nulo, es aprovechado para la detección de los defectos internos y para la protección térmica.

3.20

Armónicos de tensión

La tensión de salida solo comprende, a parte de la fundamental, armónicos impares. Además no hay armónicos de rango 3 o múltiplos de 3 ( motor no saturado y neutro no conectado). El primer efecto de los armónicos es de aumentar las pérdidas Joule en los bobinados. El segundo efecto es de reducir el par. γ

Ejemplo: ϕ = 30

γ

α

Fig. 39

En el dibujo se ve la evolución de los armónicos en función del ángulo de encendido. Cabe destacar que γ varía entre 0 y 120°. Se traza la curva para carga que tiene un factor de potencia de 30° sea un cos ϕ de 0,866. . El armónico de rango 5 que es el más importante alcanza un máximo del 20 al 25% del fundamental para un ángulo próximo de 60°. . Para un arrancador este calentamiento suplementario no se debe tomar en cuenta ya que en marcha normal, γ es siempre mínimo. ALTISTART

43

CFT Arranque, protección y frenado con componentes de estado sólido

Hay que destacar la ausencia de armónico 3, ya que el punto neutro de los bobinados del motor no está conectado.

3.21 Protección térmica El estado térmico del motor se calcula a partir de la corriente medida, del tiempo de utilización y del calibre. Se definen dos estados térmicos representativos del calentamiento del bobinado y de la armazón del motor.

Calentamiento medio (E1)

Calentamiento corto (E2)

Umbrales de disparo Fig. 40

Se observan en la curva las asíntotas a 1,1 y 1,4. Si el calentamiento se encuentra en I2t, se obtiene el disparo al 1,1 I n para E1 y 1,4 para E 2. El calentamiento corto corresponde generalmente a lo que se llama calentamiento de los conductores (destrucción de los aislantes) y el calentamiento medio al de las masas metálicas. E1 = calentamiento medio (hierro y armazón) E2 = calentamiento corto (cobre) El ALTISTART trata permanentemente los datos térmicos y los memoriza. Salvaguarda el estado térmico medio E1, incluso en ausencia de tensión, evitando así un arranque del motor aún demasiado caliente. Cada calibre del ALTISTART, dispone de una constante de tiempo medio apropiado al motor.

3.22 Protección térmica y disparo

44

ALTISTART

CFT Arranque, protección y frenado con componentes de estado sólido

Fig. 41

REARMADO Existe un rearmado manual o automático cuando la prealarma está desactivada Las prealarmas térmicas se calculan de la manera siguiente: . 1,052 --110% para las constantes largas . 1,252 --160% para las constantes largas Los disparos térmicos se calculan a partir de los umbrales de disparo: . 1,102 --121% para las constantes largas . 1,402 --196% para las constantes cortas

3.23 Memoria térmica Un circuito analógico salvaguarda el estado térmico permanente, con una constante de tiempo adaptada al calibre del equipo.

ALTISTART

45

CFT Arranque, protección y frenado con componentes de estado sólido

Fig. 42

. Para guardar la imagen térmica del calentamiento del motor se carga una capacidad cuya ley de descarga, en función del tiempo, da la imagen de la temperatura del motor. . La constante del tiempo toma en cuenta a través del calibre del ALTISTART el tamaño del motor: más grande es un motor, más largo es el tiempo de enfriamiento. Con el ALTISTART, no se salvaguarda el estado térmico corto. Esto no es molesto ya que el cobre se enfría rápidamente. La lectura del estado térmico se efectúa a la puesta en tensión.

46

ALTISTART

CFT Arranque, protección y frenado con componentes de estado sólido

3.24 Protección contra los cortes de fases y cortocircuitos de los tiristores

Corte anterior al producto (defecto red)

Cortocircuito de los tiristores (defecto interno de los componentes de potencia).

Corto posterior al producto (defecto distribución o motor).

Fig. 43

El ALTISTART protege el motor y se bloquea para: . Caídas de tensión superiores al 20%. . La ausencia de unas de las fases . La puesta en cortocircuito de uno de los tiristores. . El corte de uno de los tiristores. . El corte de una de las fases del motor.

ALTISTART

47

CFT Arranque, protección y frenado con componentes de estado sólido

48

ALTISTART

CFT ALTISTART 46

La gama Altistart 46 n 21 calibres que corresponden a las potencias estandarizadas de los motores n divididos en 5 tamaños (208 V - 500 V, 50/60 Hz) Servicio Normal

Severo

Tamaño 1

Tamaño 2

Tamaño 3

Tamaño 4

Tamaño 5

(kW)

7.5...18.5

22 ... 75

90 ... 160

220 ... 355

400 ... 630

(A)

15.2 ... 34

42 ... 128

160 ... 290

367 ... 610

725 ... 1050

(kW)

5.5 ... 15

18.5 ... 55

75 ... 132

160 ... 315

355 ... 500

(A)

11 ... 28

34 ... 98

128 ... 236

290 ... 547

610 ...880

0.5 x corriente nominal arrancador carga máx. del motor + 20%

S NOTAS:

64

ALTISTART

CFT ALTISTART 46

Frenado impulsional n En régimen permanente : los campos estatóricos y rotóricos giran a la misma velocidad ωs. n A la orden de parada : I estator = 0 : lectura de la posición del flujo rotórico en los devanados estatóricos gracias a la fuerza electromotriz. n Se conoce la posición del rotor : se emite un campo estatórico fijo cuando el ángulo θ es negativo. ϕr

Se crea un par electromagnético negativo : Cem = k (Is ∧ ϕr) = k Is x ϕr . sin θ

Is

θ

(θ < 0)

θ

ϕr

S NOTAS:

ALTISTART

65

CFT ALTISTART 46

Sincronización n El arrancador impone un ángulo de retardo para el disparo de la señal de corriente Este retardo puede ser referenciado al cruce por cero de la tensión (α) o al cruce por cero de la corriente (γ).

Vsa γ ϕ

Isa t

α

ϕ = α − γ/2

n Ventajas de la sincronización γ En régimen transitorio - En el período de arranque el cos ϕ es inestable. Al utilizar γ, la tensión, y por lo tanto el cos ϕ no se tienen en cuenta en el momento del disparo de los tiristores. La sincronización en γ necesita una "ráfaga" de disparos corta mientras que en α dicha ráfaga es más larga ( por lo tanto la potencia de la alimentación se disminuye ).

S NOTAS:

66

ALTISTART

CFT ALTISTART 46

Sincronización n Altistart 23 : Cuando la corriente cruza por el cero, una tensión aparece en los bornes del tiristor. En vacio o con una carga arrastrante, esta tensión es debil y por lo tanto sensible a las perturbaciones, lo que provoca una pérdida de sincronización y el no disparo del tiristor. n Altistart 46 : Este inconveniente no existe. En caso de pérdida de sincronización < 200 ms, ésta puede ser retomada de nuevo a cada momento en las tres fases (se utilizan α y γ ) . Los ensayos de campo han sido concluyentes.

S NOTAS:

ALTISTART

67

CFT ALTISTART 46

Protecciones internas del arrancador n Corto circuito impedante : 13 ICL - 20 ms (más allá, protección por fusibles rápidos) n Protección térmica • Desbordamiento de la capacidad térmica del tiristor (fallo 0hF) • Para productos ventilados, a partir del ATS46D75 : detección de la ausencia de ventilación (fallo 0hF). n Inmunidad a las perturbaciones • Respeto de las normas IEC 947-4-2 e IEC 1000-4 (micro-cortes, huecos de tensión, ondas oscilatorias, transitorios eléctricos rápidos, etc.) n Recuperación al vuelo n Protección contra los micro-cortes < 200 ms

S NOTAS:

68

ALTISTART

CFT ALTISTART 46

Protección motor n Sobrecargas • 7 clases de arranque posibles (2, 10a, 10, 15, 20, 25, 30) • Valor de fábrica: clase 10 n Umbral de disparo de corriente en régimen permanente : alarma • 50% a 300% In durante 10 s como mínimo (información sobre el desborde de un valor programado) n Rotor bloqueado en régimen permanente • 5 x In (corriente nominal ajustada) - 200 ms • Máx. ajustable a 5 x ICL (corriente calibrada del arrancador) n Marcha en vacio (despurga de bomba sumergida) • 20 a 100% del par nominal n Precalentamiento : 10% ICL (corriente de calibre del arrancador) para evitar la condensación n Gestión de fallo externo

S NOTAS:

ALTISTART

69

CFT ALTISTART 46

Protección de la mecánica n Control del par : aceleración y deceleración constantes è eliminación de los golpes mecánicos n Limitación del par a 200% de Cn (ajustable) : sólo activo en aceleración n Control del sentido de rotación (si preseleccionado) n Sobrecarga máquina : prealarma por salida lógica (Lo2) n Tiempo de arranque demasiado largo : 1 s a 999 s n Gestión de fallo externo

S NOTAS:

70

ALTISTART

CFT ALTISTART 46

Altistart 46 de base - Configuración, ajustes de fábrica n Selección del servicio : estándar o severo (conmutador en el producto oculto bajo la consola ) Ej. : Alitstart ATS46D17 Corriente calibre arrancador 17 A • Conmutador en posición de servicio estándar : In = 15,2 A (7,5 kW en 400 V) (corresponde al servicio S1 motor) Configuración automática de la clase térmica del motor = 10 • Conmutador en posición de servicio severo : In = 11 A (5,5 kW en 400 V) (véase anexo 1) Configuración automática de la clase térmica del motor = 20

n Limitación de corriente =

300% (o sea 3.In) en servicio estándar 350% (o sea 3,5 In) en servicio severo

n Rampa de aceleración en par = 10 s n Parada en rueda libre è Producto simplificado para usos corrientes sin consola

S NOTAS:

ALTISTART

71

CFT ALTISTART 46

Aditivo A1 Desfile de parámetros

DATA

lectura del valor del parámetro modificación de los valores (si autorizado)

Cara frontal

Cara trasera PROG

n Vigilancia : lectura de las magnitudes físicas n Configuración de funciones n Ajustes de los parámetros n Visualización de los fallos

DATA

validación de la modificación (el indicador "prog" deja de parpadear) retorno a lectura de parámetros (código)

S NOTAS:

72

ALTISTART

CFT ALTISTART 46

Aditivo A1 n 3 niveles de acceso para ajustes y configuración Modo puesta en servicio Esquema

2 1 ON

2 1 ON 2 1 ON

Variador bloqueado (bajo tensión - no orden de marcha) Acceso nivel 1 Ajuste y configuración posibles de los parámetros fundamentales para arrancar y disminuir la velocidad de un motor en aplicaciones simples Acceso niveles 1 y 2 Ajuste y configuración posibles de los parámetros complementarios del nivel 1 Acceso nivel 3

Motor en funcionamiento Sólo se pueden modificar los parámetros de ajuste. Los parámetros de configuración no se pueden modificar pero sí se pueden visualizar. El último parámetro ajustado o configurado sigue siendo visualizado.

Independiente de los niveles 1 y 2. Reconfiguración del producto de base para aplicaciones más sensibles

S NOTAS:

ALTISTART

73

CFT ALTISTART 46

Aditivo A1 Modo explotación Esquema 2 1 ON

Variador bloqueado o motor en funcionamiento Posición de seguridad Sólo la visualización es activa : visualiza las magnitudes eléctricas de explotación o de un código de fallo lectura de los valores de ajuste

S NOTAS:

74

ALTISTART

CFT ALTISTART 46

Configuración y ajustes - Aditivo A1 n Nivel 1

Parámetros

Tipo

Margen de ajuste

Cos ϕ

Vigilancia

0.1 a 1

Estado térmico del motor

Vigilancia

0 a 250 (%) 100% = In

Estado de carga del motor

Vigilancia

0 a 250 (% de Cn)

Corriente motor

Vigilancia

0 a 1.56 (kA)

Ajuste previo

Estado del arrancador Vigilancia Corriente nominal motor

Configuración

(0.5 a 1.3) IcL (IcL : corriente nominal del arrancador)

I motor

S NOTAS:

ALTISTART

75

CFT ALTISTART 46

Configuración y ajustes - Aditivo A1 n Nivel 1 (continuación) Parámetros

Tipo

Corriente de limitación Ajuste

Margen de ajuste

Ajuste previo

150 a 700 (% de In) limitado a 500 IcL

servicio estándar servicio severo Rampa de par en aceleración

Ajuste

Tipo de parada

Configuración

Rampa de par en deceleración

Ajuste

1 a 60 (s)

Umbral de paso en rueda libre a fines de deceleración

Ajuste

0 a 100 (% de C estimado)

Nivel del par de frenado si

Ajuste

0 a 100

1 a 60 (s)

S NOTAS:

76

ALTISTART

CFT ALTISTART 46

Configuración y ajustes - Aditivo A1

s s

n Nivel 1 A la primera puesta en tensión, el puntero esta en para los niveles 1 y 2. Al accionar s el puntero se posiciona en el parámetro Al accionar t el puntero se posiciona en el parámetro

s s t t t t

Parámetro de vigilancia Parámetro de ajuste Parámetro de configuración Selección del tipo de parada

t t t

S NOTAS:

ALTISTART

77

CFT ALTISTART 46

Configuración y ajustes - Aditivo A1 n Nivel 2 = Nivel 1 + funciones complementarias indicadas a continuación Parámetros Boost tensión

Tipo

Margen de ajuste

Configuración

50 a 100 (% de Un) durante 100 ms

Par inicial en el estado inicial de Ajuste arranque

0 a 100 (% de Cn*)

Limitación del par máximo

Ajuste

10 a 200 (% de Cn*)

Umbral de carga inferior

Configuración

20 a 100 (% de Cn*)

Arranque demasiado largo

Configuración

10 a 999 (s)

Protección térmica motor **

Configuración

Ajuste previo

a

* Cn : representa el par motor medido ** Protección térmica motor : en conformidad con las clases de arranque IEC 947-4

S NOTAS:

78

ALTISTART

CFT ALTISTART 46

s

Configuración y ajustes Aditivo A1

s s s

n Nivel 2 A la primera puesta en tensión, el puntero está en para los niveles 1 y 2. Al accionar s el puntero se posiciona en el parámetro Al accionar t el puntero se posiciona en el parámetro

t t t t

t t

Parámetro de vigilancia

t

Parámetro de ajuste

t

Parámetro de configuración Selección del tipo de parada

t t

t t

S NOTAS:

ALTISTART

79

CFT ALTISTART 46

Configuración y ajustes - Aditivo A1 n Nivel 3 Parámetros

Tipo

Rearme automático

Configuración

Control en par

Configuración

Margen de ajuste

Ajuste previo

OFF = control en tensión Compensación pérdidas estator Configuración de A01

Configuración

Configuración de LI

Configuración

Configuración de Lo1

Configuración

0 a 80 (en %)

Configuración

S NOTAS:

80

ALTISTART

CFT ALTISTART 46

Configuración y ajustes - Aditivo A1 n Nivel 3 (continuación) Parámetros

Tipo

Margen de ajuste

Umbral de disparo en corriente

Ajuste

50 a 300 (% de In) en régimen permanente durante 10 s (salida Lo2)

Detección rotación de fase

Configuración

Asignación del relé R1

Configuración

Reset del estado térmico motor

Configuración

Retorno ajuste fábrica

Configuración

Ajuste previo

S NOTAS:

ALTISTART

81

CFT ALTISTART 46

Configuración y ajustes - Aditivo A1 n Nivel 3 (continuación) Parámetros

Tipo

Margen de ajuste

Ajuste del tiempo de fin de frenado

Configuración

0 a 100 (en %) del frenado dinámico brc

Asignación salida analógica A01

Configuración

Puesta a escala de la salida analógica A01

Configuración

Ajuste previo

Gestión motor subdimensionado Configuración

S NOTAS:

82

ALTISTART

CFT ALTISTART 46

Aditivo A1 n Nivel 3

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

Parámetro de vigilancia Parámetro de ajuste Parámetro de configuración

S NOTAS:

ALTISTART

83

CFT ALTISTART 46

Configuración y ajustes n Nivel 3 : Asignaciones Forzamiento parada rueda libre Fallo externo al arrancador provoca la parada del arrancador Arrancador listo para el funcionamiento 10% de In en los devanados del motor Forzamiento local

, precalentamiento con el

Alarma térmica motor (105% In, 110% temperatura) Estado 1 desde la aparición de I motor Alarma rebasamiento umbral de corriente (accesible únicamente en modo línea por el aditivo C1 para inhibición) Configuración en relé de fallo Configuración en relé de aislamiento (control contactor de línea)

S NOTAS:

84

ALTISTART

CFT ALTISTART 46

Configuración y ajustes n Nivel 3 : Asignaciones (continuación) Corriente motor Par motor (en % de Cn) Estado térmico (en %) (In = 100%) Puesta a escala : Ejemplo

corriente motor salida 4 - 20 mA 20 mA corresponde a 100% de In

S NOTAS:

ALTISTART

85

CFT ALTISTART 46

Códigos de fallos n Fallo de tipo 1 : el rearme del producto se hace mediante ensayos sucesivos y desaparición del fallo en un período de 60 s. Tras 6 minutos, si no ha desaparecido el fallo, éste no se puede rearmar (reset producto). n Fallo de tipo 2 : El rearme del producto se hace al desaparecer el fallo. (UsF) reaparición tensión + run n Fallo de tipo 3 : Sólo se puede rearmar tras una orden de marcha. n

: Rearme automático • Ajuste en fábrica : •

Rearme manual

•

Rearme automático El arrancador gestiona 3 tipos de fallos. El rearme automático sólo funciona para los fallos de tipo 1y 2.

S NOTAS:

86

ALTISTART

CFT ALTISTART 46

Códigos de fallos Código

Causas probables

Procedimientos remedio

Rearme

Corto circuito Reconocimiento calibre

- Comprobar el conexionado interno tras el corte de la alimentación (1 min)

Fallo conexionado interno

- Volver a poner el variador bajo tensión Rotación de fase

Invertir dos fases red

Fallo no rearmable (reset producto)

Falta de concordancia de la red con la selección hecha por Ausencia fase red

Comprobar :

- Arrancador no alimentado L1 - L2 L3 - Fusión fusible posible - Corte fugitivo red (t ≥ 200 ms)

- la tensión - los fusibles aguas arriba del interruptor automático - la secuencia de alimentación - la conexión de los bornes L1 - L2 - L3

Fallo rearmable automáticamente o no. Tipo 1

Frecuencia red no reconocida (ni 50 ni 60 Hz)

S NOTAS:

ALTISTART

87

CFT ALTISTART 46

Códigos de fallos Código

Causas probables

Procedimientos remedio

Fallo de alimentación potencia tras orden de marcha

Ausencia de alimentación potencia

Rotor bloqueado Paso en limitación de corriente (I>5In) durante 200 ms en régimen permanente

Controlar el contactor de línea y el relé del arrancador R1 Controlar la alimentación. No es un fallo sino un estado.

Fallo mecánico

Carga motor inferior durante 10 s como mínimo Arranque demasiado largo

Rearme Fallo rearmable automático o no, mediante ensayos sucesivos y desaparición del fallo. Tipo 2

Fallo rearmable manualmente cuando desaparece el fallo. Tipo 3

Controlar si el tiempovisualizado en es compatible con la aplicación

S NOTAS:

88

ALTISTART

CFT ALTISTART 46

Códigos de fallos Código

Causas probables

Procedimientos remecio

Comunicación interrumpida con ATS

Comprobar la conexión del aditivo visualización

Fallo externo

Comprobar la asignación de la entrada lógica

Fallo térmico motor

Comprobar el estado de carga, el ciclo de funcionamiento (número de arranques, frenados), la ventilación

Fallo térmico arrancador

Comprobar el ventilador del arrancador, el calibre del arrancador, el estado de carga

Rearme

Fallo rearmable manualmente cuando desaparece el fallo. Tipo 3

S NOTAS:

ALTISTART

89

CFT ALTISTART 46

Bornero Bornes

Asignación

Función

Características

STOP RUN LI

Forzamiento parada rueda libre

U < 5 V dc = estado 0

Fallo externo

U > 11 V dc = estado 0

Precalentamiento motor

U nominal = 24 V dc

Forzamiento local PL

Alimentación de las entradas lógicas

L0+

Alimentación externa de las salidas lógicas. Para 24 V dc, hacer un puente entre PL y Lo+

L01

Alarma térmica motor 105% In , 110% temperatura

U min. = 10 V dc

Estado 1 desde aparición I motor

U máx. = 40 V dc

Umbral de disparo de corriente

I máx. 200 mA (más allá interrupción)

L02

S NOTAS:

90

ALTISTART

CFT ALTISTART 46

Bornero Bornes

Asignación

Función

Corriente motor Carga par Estado térmico

R1

Relé de fallo Relé de aislamiento (control del contactor de línea)

R2

Control del contactor by-pass

COM

Referencia cero voltio de las entradas y salidas lógicas y analógicas

S NOTAS:

ALTISTART

91

CFT ALTISTART 46

Aditivo C1 de comunicación PROTOCOLOS • UNI-TELWAY • Modbus RTU/Jbus • Modbus ASCII • ASCII para PC

Ejemplo de conexión en bus UNI-TELWAY

CARA FRONTAL n Vigilancia n Configuración de las funciones n Ajuste de los parámetros n Visualización de los fallos

S NOTAS:

92

ALTISTART

CFT ALTISTART 46

Aditivo C1 de comunicación Estructura de los datos n El ajuste, el control y la vigilancia del Altistar 46 se hacen mediante datos (u objetos) propios a este producto. n Son de dos tipos : • BITS : designados Bi (i = número del bit) que permitirán realizar órdenes lógicas. Ejemplo : B1 = Rearme del arrancador (petición de rearme en linea). • PALABRAS (de 16 bits) : designadas Wi (i = número de la palabra) que permitirán memorizar ya sea valores enteros sin signo (0 a 65535), o ya sea 16 estados lógicos independientes llamados registros (de 0 a 9 luego A a F). Ejemplo : W4028 = Nivel de boost (valor numérico) W4061 = Registro de estado del arrancador (16 bits de estado)

S NOTAS:

ALTISTART

93

CFT ALTISTART 46

Aditivo C1 de comunicación Valores a la puesta en tensión n En cada puesta de tensión, el Altistar 46 se inicializa siempre con la configuración y los ajustes memorizados en su memoria EEPROM (en modo LINEA, memorización de los ajustes con W4060,E o retorno de los ajustes de fábrica con W4060,D). n El arrancador se pone sistemáticamente en control LOCAL (órdenes de marcha en el bornero). Para pilotearlo a partir del bus multipunto, hace falta asignar sus controles en LINEA : escritura de la palabra W4060 posicionando el bit 1 en 1. n El pilotaje a partir de un PC es automático y no necesita ninguna reasignación.

S NOTAS:

94

ALTISTART

CFT ALTISTART 46

Aditivo C1 de comunicación Gestión local / línea n Un arrancador Altistar 46 puede funcionar según dos modos de control. • Funcionamiento en LOCAL a partir de un control bornero 2 o 3 hilos. • Funcionamiento en LINEA a partir de un PC o de un autómata (PLC). • Con PC, el aditivo de comunicación es específico (A41) pero el aditivo de comunicación (C1) conviene también. UN PC de tipo 486 con 8 Mo de RAM es necesario. n Estos modos de funcionamiento son efectivos unicamente para el acceso a los parámetros de control. Son diferentes para los parámetros de configuración, ajuste y vigilancia.

S NOTAS:

ALTISTART

95

CFT ALTISTART 46

Aditivo C1 de comunicación - Funcionalidades COMPLEMENTARIAS accesibles en línea n Los estados arrancador • fase de aceleración • fase de parada • parada solicitada en bornero • régimen establecido • arrancador cortocircuitado n Los estados de las entradas/salidas lógicas • entrada LI • salida LO • salida LO2 (asignación Unicamente con C1) • relé R1 • relé R2 • entrada LI-Run • entrada LI-Stop

S NOTAS:

96

ALTISTART

CFT ALTISTART 46

Aditivo C1 de comunicación - Funcionalidades COMPLEMENTARIAS accesibles en línea n La gestion de la línea • configuración de la comunicación – dirección – protocolo – velocidad de transmisión – formato de caracteres • estados y fallos de comunicación – estado comunicación local o línea – estado “forzamiento local” – supresión del control de la comunicación – fallo comunicación n Identificación de la frecuencia de red : 50 o 60 Hz.

S NOTAS:

ALTISTART

97

CFT ALTISTART 46

Aditivo C1 de comunicación - Diagnóstico visual complementario de los códigos fallos n Indicadores del diagnóstico visual • Comprobar el estado de los 2 indicadores situados en la cara frontal de la opción : • COM : indicador rojo • OK : indicador verde • Estado de los indicadores • 0 = apagado 1/2 = parpadeo lento (500 ms) • 1 = encendido 1/10 = parpadeo rápido (100 ms)

S NOTAS:

98

ALTISTART

CFT ALTISTART 46

Aditivo C1 de comunicación - Diagnóstico visual complementario de los códigos fallos Indicador Indicador OK COM verde rojo

Acciones correctivas

Causa probable

Funcionamiento normal, bus y productos presentes

OK

1

0

0

0

Fuera de servicio, sin tensión

Comprobar la interfase o la opción

0

1

Fallo de comunicación en el bus

Comprobar el bus de comunicación y el conexionado. Comprobar los conmutadores de las tomas asignadas

0

1/10*(6x)

Errór carácter

Comprobar la configuración de la comunicación o laconexión al mismo potencial TER/ -5 V (ausente en protocolo ASCII/presente en protocolo bus)

1/10

0

Opción comunicación no configurada

Configurar la comunicación

1/2

0

Fallo de comunicación entre la opción de comunicación y el Altistar (cable bus conectado en opción)

Comprobar el conector 6 puntos entre la opción y el Altistar

Fallo de comunicación entre la opción de comunicación y el Altistar (cable PC conectado en opción)

Comprobar el conector 6 puntosentre la opción y el Altistar

1/2

1

S NOTAS:

ALTISTART

99

CFT ALTISTART 46

Compatibilidad electromagnética Ondas oscilatorias amortiguadas

CEI 146-1-1

NV3

Transitorios eléctricos rápidos

CEI 947 -4-2

CEI 1000-4-4

NV4

Susceptibilidad electromagnética radiada

CEI 947 -4-2

Proj. 1000-4-3

NV3

Descargas electroestáticas

CEI 947 -4-2

CEI 1000-4-2

NV3

Medidas de las perturbaciones emitidas en conducto

CEI 947 -4-2

CISPR 11-EN 55011

CI.A

CEI 947 -4-2

CISPR 11-EN 55011

CI.A

Medidas de las perturbaciones emitidas en radiado Variación de la frecuencia en la red

CEI 146-1-1

Microcortes en la red

CEI 947 -4-2

CEI 1000-4-11

Huecos de tensión

CEI 947 -4-2

CEI 1000-4-11

CEI 947 -4-2

CEI 1000-4-5

Ondas de choques 1,2/50 µs - 8/20 µs

0 A 200 MS

NV3

nLa norma CEI 947-4-2 al estar armonizada EN 60-947-4-2, el arrancador Altistart 46 lleva el marcado CE a título de las directivas europeas de Baja Tensión y CEM.

S NOTAS:

100

ALTISTART

CFT ALTISTART 46

Compatibilidad electromagnética n Los ensayos se deben realizar en régimen establecido en conformidad con el capítulo 9-3-5 de la norma CEI 947-4-2 ( no en fase de acel. o decel.). n El Altistart 23 es conforme con las prescripciones en régimen establecido cuando un contactor lo cortocircuita (I ≤ 100 A, más allá de 100 A, no hay prescripciones). n El Altistart 46 es conforme con las prescripciones en régimen establecido sin cortocircuito por un contactor.

S NOTAS:

ALTISTART

101

CFT ALTISTART 46

Dominios de aplicación Anexo 1 Según el tipo de máquina empleada en la aplicación, el Altistart 46 responde a las exigencias más difíciles en función del tipo de servicio seleccionado (estandar o severo). La siguiente tabla se da a título indicativo.

Tiempo de arranque (en s)

Tipo de máquina

Servicio

Bomba centrífuga

Estandar

Deceleración progresiva (spresióm de golpes de ariete). Protección contra la marcha en vacío o la inversión de secuencia de fases.

300

5 a 10

Bomba a pistones

Estandar

Control de cebado de la bomba y de la secuencia de fases.

350

5 a 10

Detección contra las sobrecargas debidas a taponeo del flujo o marcha en vacío por transmisión rota. Par de frenado a velocidad 0.

300

10 a 40

Ventiladores

Estandar o severo (>30 s)

Funciones realizadas por el Altistart 46

Corriente de arranque (en % In)

Compresores de refrigeración

Estandar

Protección mismo para motores especiales

300

5 a 10

Compresores de tornillo

Estandar

Protección contra la inversión de la secuencia de fases. Contacto para desfogue automático a la parada.

300

3 a 20

Compresores centrífugos

Estandar o severo (>30 s)

Protección contra la inversión de la secuencia de fases. Contacto para desfogue automático a la parada.

350

10 a 40

Compresores a pistónes

Estandar (si arranque sin contrapresión)

Protección contra la inversión de la secuencia de fases. Contacto para desfogue automático a la parada.

350

5 a 10

Transportadores

Estandar

Protección contra sobrecargas mecánicas por detección de incidentes o de marcha en vacío por detección de ruptura.

300

3 a 10

Tornillo de elevación

Estandar

Protección contra sobrecargas mecánicas por detección de un punto duro (sobrepar) o marcha en vacio por detección de ruptura mecánica.

300

2 a 10

Teleski

Estandar

Protección contra sobrecargas mecánicas por detección de atascamiento (sobrepar) o marcha en vacio por detección de ruptura mecánica.

400

2 a 10

Elevador

Estandar

Protección contra sobrecargas mecánicas por detección de atascamiento (sobrepar) o marcha en vacio por detección de ruptura mecánica. Arranque constante con carga variable.

350

5 a 10

Sierra circular, sierra de cinta

Estandar o severo (>30 s)

Frenaje rápido.

300

10 a 60

Molino de carne, cortadora de carnicería

Severo

Control de par al arranque.

400

3 a 10

Agitador

Estandar

El despliegue de la corriente indica la densidad de la materia.

350

5 a 20

Mezcladora

Estandar

El despliegue de la corriente indica la densidad de la materia.

350

5 a 10

Trituradora

Severo

Frenado para limitar las vibraciones durante la secuencia de paro, protección contra sobrecargas por detección de atascamiento.

400

5 a 60

Molino

Severo

Frenado para limitar las vibraciones durante la secuencia de paro, protección contra sobrecargas por detección de atascamiento.

450

10 a 40

Refinadora

Estandar

Control de par al arranque y a la parada.

400

5 a 30

Prensa

Severo

Frenaje para aumentar el número de ciclos.

300

20 a 60

102

ALTISTART

Schneider Electric Argentina S.A. http://www.schneider-electric.com.ar

Sede Central y Agencia Bs. Aires Viamonte 2850 (B1678DWF) Caseros, Pcia. de Bs. As. Tel. (54-11) 4716-8888 Fax (54-11) 4716-8866

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Delegación Salta Telefax (54-387) 4313008

Delegación Cdro. Rivadavia Telefax (54-297) 447-6654

Delegación San Luis Tel. (54-2652) 422-241

Planta Industrial San Martín Av. 101 (Ricardo Balbín) 3102/34 (B1650NBN) S. Martín, Pcia. de Bs. As. Tel. (54-11) 4724-4444 Fax (54-11) 4724-4411

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Delegación Tucumán Telefax (54-381) 421-8774 Fax (54-381) 421-1686

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