Danfoss FC 202 Design guide [pt]

MAKING MODERN LIVING POSSIBLE

Guia de Design

VLT® AQUA Drive FC 202

0,25-90 kW

vlt-drives.danfoss.com

Índice Guia de Design

Índice

1 Introdução

1.1 Objetivo do Guia de Design

1.2 Organização

1.3 Recursos adicionais

1.4 Abreviações, Símbolos e Convenções

1.5 Denições

1.6 Versão do Software e do Documento

1.7 Aprovações e certicações

1.7.1 Marcação CE 11

1.7.1.1 Diretiva de Baixa Tensão 11

1.7.1.2 Diretiva EMC 12

1.7.1.3 Diretiva da Máquina 12

1.7.1.4 Diretiva ErP 12

1.7.2 Em conformidade com C-tick 12

1.7.3 Em conformidade com o UL 12

1.7.4 Em conformidade marítima 12

1.8 Segurança

8 8 8 8

9 10 11 11

1.8.1 Princípios gerais de segurança 13

2 Visão Geral do Produto

2.1 Introdução

2.2 Descrição da Operação

2.3 Sequência de Operação

2.3.1 Seção do Reticador 20

2.3.2 Seção Intermediária 20

2.3.3 Seção do Inversor 20

2.3.4 Opcional do Freio 20

2.3.5 Load Sharing 21

2.4 Estruturas de Controle

2.4.1 Estrutura de Controle Malha Aberta 21

2.4.2 Estrutura de Controle, Malha Fechada 22

2.4.3 Controles Local (Hand On - Manual Ligado) e Remoto (Auto On - Automático Ligado) 22

2.4.4 Tratamento da Referência 23

2.4.5 Tratamento do Feedback 25

15 15 19 20

2.5 Funções operacionais automatizadas

2.5.1 Proteção Contra Curto Circuito 26

2.5.2 Proteção de sobretensão 26

2.5.3 Detecção de fase ausente de motor 27

Índice

VLT® AQUA Drive FC 202

2.5.4 Detecção de desbalanceamento das fases de rede elétrica 27

2.5.5 Chaveamento na Saída 27

2.5.6 Proteção de Sobrecarga 27

2.5.7 Derating Automático 27

2.5.8 Otimização Automática de Energia 28

2.5.9 Modulação da frequência de chaveamento automática 28

2.5.10 Derating automático para Frequência de chaveamento alta 28

2.5.11 Derating automático para superaquecimento 28

2.5.12 Rampa automática 28

2.5.13 Circuito de limite de corrente 28

2.5.14 Desempenho de utuação de potência 28

2.5.15 Motor de partida suave 29

2.5.16 Amortecimento da ressonância 29

2.5.17 Ventiladores controlados por temperatura 29

2.5.18 Conformidade com o EMC 29

2.5.19 Medição de corrente em todas as três fases do motor 29

2.5.20 Isolação galvânica dos terminais de controle 29

2.6 Funções de aplicação personalizada

2.6.1 Adaptação Automática do Motor 29

2.6.2 Proteção Térmica do Motor 30

2.6.3 Queda da Rede Elétrica 30

2.6.4 Controladores PID incorporados 30

2.6.5 Nova Partida Automática 31

2.6.6 Flying Start 31

2.6.7 Torque total em velocidade reduzida 31

2.6.8 Bypass de frequência 31

2.6.9 Pré-aquecimento do Motor 31

2.6.10 Quatro setups programáveis 31

2.6.11 Frenagem Dinâmica 31

2.6.12 Frenagem CC 31

2.6.13 Sleep Mode 32

2.6.14 Funcionamento permissivo 32

2.6.15 Smart Logic Control (SLC) 32

2.6.16 Função STO 33

2.7 Funções de falha, advertência e alarme

2.7.1 Operação no superaquecimento 34

2.7.2 Advertência de referência alta e baixa 34

2.7.3 Advertência de feedback alto e baixo 34

2.7.4 Desbalanceamento de fase ou perda de fase 34

2.7.5 Advertência de alta frequência 34

Índice Guia de Design

2.7.6 Advertência de baixa frequência 34

2.7.7 Advertência de alta corrente 35

2.7.8 Advertência de corrente baixa 35

2.7.9 Advertência de correia partida/sem carga 35

2.7.10 Interface serial perdida 35

2.8 Interfaces do usuário e programação

2.8.1 Painel de Controle Local 35

2.8.2 Software de PC 36

2.8.2.1 Software de Setup do MCT 10 36

2.8.2.2 MCT 31 Software de Cálculo de Harmônicas VLT

2.8.2.3 Software de Cálculo de Harmônicas (HCS) 37

2.9 Manutenção

2.9.1 Armazenagem 37

3 Integração de Sistemas

3.1 Condições Operacionais Ambiente

3.1.1 Umidade 38

3.1.2 Temperatura 38

3.1.3 Resfriamento 39

3.1.4 Sobretensão Gerada pelo Motor 40

3.1.5 Ruído Acústico 40

3.1.6 Vibração e Choque 40

3.1.7 Atmosferas agressivas 40

38 38

3.1.8 Denições de características nominais de IP 42

3.1.9 Interferência de radiofrequência 42

3.1.10 Conformidade de isolação galvânica e PELV 43

3.1.11 Armazenagem 43

3.2 Proteção de EMC, harmônicas e de fuga para o terra

3.2.1 Aspectos Gerais das Emissões EMC 44

3.2.2 Resultados de teste de EMC 45

3.2.3 Requisitos de Emissão 47

3.2.4 Requisitos de Imunidade 47

3.2.5 Isolação do Motor 48

3.2.6 Correntes de Mancal do Motor 48

3.2.7 Harmônicas 49

3.2.8 Corrente de fuga para o terra 51

3.3 Integração com a rede elétrica

3.3.1 Congurações de rede elétrica e efeitos de EMC 53

3.3.2 Interferência de rede elétrica de baixa frequência 53

3.3.3 Análise de interferência de rede elétrica 54

Índice

VLT® AQUA Drive FC 202

3.3.4 Opções para redução da interferência de rede elétrica 54

3.3.5 Interferência de Radiofrequência 55

3.3.6 Classicação do local de operação 55

3.3.7 Uso com fonte de entrada isolada 55

3.3.8 Correção do Fator de Potência 55

3.3.9 Atraso da potência de entrada 56

3.3.10 Transientes da rede 56

3.3.11 Operação com um gerador de espera 56

3.4 Integração do motor

3.4.1 Considerações na seleção do motor 57

3.4.2 Filtros dU/dt e de onda senoidal 57

3.4.3 Aterramento correto do motor 57

3.4.4 Cabos de Motor 57

3.4.5 Blindagem do cabo de motor 57

3.4.6 Conexão de Vários Motores 58

3.4.7 Isolação do o de controle 60

3.4.8 Proteção Térmica do Motor 60

3.4.9 Contator de saída 60

3.4.10 Funções de Frenagem 60

3.4.11 Frenagem Dinâmica 60

3.4.12 Cálculo do resistor do freio 61

3.4.13 Cabeamento do Resistor do Freio 62

3.4.14 Resistor do freio e IGBT do freio 62

3.4.15 Eciência no uso da energia 62

3.5 Entradas e saídas adicionais

3.5.1 Esquemático de ação 64

3.5.2 Ligações do Relé 65

3.5.3 Conexão elétrica compatível com EMC 66

3.6 Planejamento mecânico

3.6.1 Espaço livre 67

3.6.2 Montagem em Parede 67

3.6.3 Acesso 68

3.7 Opcionais e Acessórios

3.7.1 Opcionais de Comunicação 72

3.7.2 Opcionais de Entrada/Saída, Feedback e Segurança 72

3.7.3 Opcionais de Controle em Cascata 72

3.7.4 Resistores do Freio 74

3.7.5 Filtros de Onda-senoidal 74

3.7.6 Filtros dU/dt 74

3.7.7 Filtros de modo comum 74

Índice Guia de Design

3.7.8 Filtros de Harmônicas 75

3.7.9 Kit de gabinete metálico IP21/NEMA Tipo 1 75

3.7.10 Kit para Montagem Remota do LCP 77

3.7.11 Quadro de Montagem para Gabinetes Metálicos Tamanhos A5, B1, B2, C1 e C2 78

3.8 Interface Serial RS485

3.8.1 Visão Geral 79

3.8.2 Conexão de Rede 80

3.8.3 Terminação do Bus Serial da RS485 80

3.8.4 Cuidados com EMC 80

3.8.5 Visão Geral do Protocolo Danfoss FC 81

3.8.6 Conguração de Rede 81

3.8.7 Estrutura do Enquadramento de Mensagem do Protocolo Danfoss FC 81

3.8.8 Exemplos de Protocolo Danfoss FC 85

3.8.9 Protocolo do Modbus RTU 86

3.8.10 Estrutura do Enquadramento de Mensagem do Modbus RTU 87

3.8.11 Acesso a Parâmetros 91

3.8.12 Perl de Controle do Drive do CF 91

3.9 Lista de vericação de design do sistema

4 Exemplos de Aplicações

4.1 Visão geral do recurso de aplicação

4.2 Recursos de aplicação selecionada

100 100 101

4.2.1 SmartStart 101

4.2.2 Quick menu de água e bombas 101

4.2.3 29-1* Função de Deragging 101

4.2.4 Pré/pós lubricação 102

4.2.5 29-5* Conrmação de uxo 103

4.3 Exemplos de Setup de Aplicações

4.3.1 Aplicação de Bomba Submersível 106

4.3.2 Controlador BÁSICO em Cascata 108

4.3.3 Escalonamento de Bomba com Alternação da Bomba de Comando 109

4.3.4 Status do Sistema e Operação 109

4.3.5 Diagrama da Fiação do Controlador em Cascata 110

4.3.6 Diagrama da Fiação da Bomba de Velocidade Fixa/Variável 111

4.3.7 Diagrama de Fiação para Alternação da Bomba de Comando 111

5 Condições Especiais

5.1 Derating Manual

5.2 Derating de cabos do motor longos ou cabos com seção transversal maior

5.3 Derating para a Temperatura Ambiente

104

115 115 116 116

Índice

VLT® AQUA Drive FC 202

6 Código do tipo e seleção

6.1 Pedido de Compra

6.1.1 Código do Tipo 121

6.1.2 Idioma do Software 123

6.2 Opcionais, Acessórios e Peças de Reposição

6.2.1 Opcionais e Acessórios 123

6.2.2 Peças de Reposição 125

6.2.3 Sacolas de Acessórios 125

6.2.4 Seleção do Resistor do Freio 126

6.2.5 Resistores do Freio Recomendados 127

6.2.6 Resistores do Freio Alternativos, T2 e T4 134

6.2.7 Filtros de Harmônicas 135

6.2.8 Filtros de Onda Senoidal 138

6.2.9 Filtros dU/dt 140

6.2.10 Filtros de Modo Comum 141

7 Especicações

7.1 Dados Elétricos

121 121

123

142 142

7.1.1 Alimentação de Rede Elétrica 1x200-240 V CA 142

7.1.2 Alimentação de Rede Elétrica 3x200–240 V CA 143

7.1.3 Alimentação de Rede Elétrica 1x380–480 V CA 147

7.1.4 Alimentação de Rede Elétrica 3x380–480 V CA 148

7.1.5 Alimentação de Rede Elétrica 3x525–600 V CA 152

7.1.6 Alimentação de Rede Elétrica 3x525–690 V CA 156

7.2 Alimentação de Rede Elétrica

7.3 Saída do Motor e dados do motor

7.4 Condições ambiente

7.5 Especicações de Cabo

7.6 Entrada/Saída de controle e dados de controle

7.7 Fusíveis e Disjuntores

7.8 Valor nominal da potência, peso e dimensões

7.9 Teste dU/dt

7.10 Características nominais de ruído acústico

7.11 Opcionais Selecionados

7.11.1 Módulo de E/S de Uso Geral MCB 101 do VLT® 178

7.11.2 Placa de relé MCB 105 do VLT

159 159 160 160 161 164 173 175 177 178

178

7.11.3 Cartão do Termistor do PTC VLT®MCB 112 180

7.11.4 Cartão de Relé Estendido MCB 113 do VLT

7.11.5 VLT® Opcional de Entrada de Sensor MCB 114 183

7.11.6 Controlador em Cascata Estendido MCO 101 do VLT

182

184

Índice Guia de Design

7.11.7 Controlador em Cascata Avançado MCO 102 do VLT

8 Apêndice - Desenhos Selecionados

8.1 Desenhos de Conexão de Rede Elétrica (trifásica)

8.2 Desenhos de Conexão do Motor

8.3 Desenhos de Terminal de Relé

8.4 Orifícios para Entrada de Cabos

Índice

185

188 188 191 193 194

198

Introdução

VLT® AQUA Drive FC 202

1 Introdução

1.1 Objetivo do Guia de Design

Este guia de design dos conversores de frequência Danfoss VLT® AQUA Drive é destinado para:

Engenheiros de projetos e sistemas

•

Consultores de design

•

Especialistas em aplicação e produto

•

O guia de design fornece informações técnicas para entender as capacidades do conversor de frequência para a integração no controle de motor e sistemas monitoramento.

O objetivo do guia de design é fornecer considerações de design e dados de planejamento para a integração do conversor de frequência em um sistema. O guia de design fornece uma seleção de conversores de frequência e o opcionais de uma diversidade de aplicações e instalações.

A revisão das informações detalhadas do produto no estágio de design permite o desenvolvimento de um sistema bem concebido com funcionalidade e eciência ótimas.

VLT® é marca registrada.

1.2

Organização

Capétulo 1 Introdução: O uso geral do guia de design e conformidade com as diretivas internacionais.

Capétulo 2 Visão Geral do Produto: A funcionalidade e a estrutura interna do conversor de frequência e dos recursos operacionais.

Capétulo 3 Integração de Sistemas: Condições ambientais; EMC, harmônicas e fuga do terra; entrada da rede elétrica; motores e conexões do motor; outras conexões; planejamento mecânico; e descrições de opcionais e acessórios disponíveis.

Capétulo 4 Exemplos de Aplicações: Amostras de aplicações de produto e diretrizes para uso.

Capétulo 7

técnicos em formatos grácos e de tabela.

Capétulo 8 Apêndice - Desenhos Selecionados: Uma compilação de grácos ilustrando as conexões de rede elétrica e do motor, terminais do relé e entradas de cabos.

Especicações: Uma compilação dos dados

1.3 Recursos adicionais

Estão disponíveis recursos para entender a operação, a programação e a conformidade com as diretivas avançadas do conversor de frequência.

As Instruções de utilização VLT® AQUA Drive FC 202

•

(chamadas de Instruções de utilização neste manual) fornece informações detalhadas para a instalação e partida do conversor de frequência.

O Guia de Design VLT® AQUA Drive FC 202 fornece

•

as informações necessárias para planejar e projetar a integração do conversor de frequência em um sistema.

O Guia de Programação VLT

•

(chamado de Guia de Programação neste manual) fornece mais detalhes sobre como trabalhar com parâmetros e muitos exemplos de aplicação.

As Instruções de Utilização de Safe Torque

•

Publicações e manuais complementares estão disponíveis para download em danfoss.com/Product/Literature/Technical +Documentation.htm.

VLT

descrevem como usar Danfoss conversores de frequência em aplicações de segurança funcional. Este manual é fornecido com o conversor de frequência quando o opcional STO estiver presente.

O Guia de Design do Resistor de frenagem VLT explica a seleção ideal do resistor de frenagem.

AQUA Drive FC 202

O do

AVISO!

Há equipamento opcional disponível que pode alterar algumas das informações descritas nestas publicações. Certique-se de vericar as instruções fornecidas com os opcionais para saber os requisitos especícos.

Capétulo 5 Condições Especiais: Detalhes em ambientes operacionais anormais.

Capétulo 6 Código do tipo e seleção: Procedimentos para pedido de equipamento e opcionais para atender o uso pretendido do sistema.

Entre em contato com um fornecedor Danfoss ou acesse www.danfoss.com para obter informações complementares.

Introdução

Guia de Design

1.4 Abreviações, Símbolos e Convenções

60AVM 60AVM modulação vetorial assíncrona A Ampère/AMP CA Corrente alternada AD Descarga aérea AEO Otimização automática de energia AI Entrada analógica AMA Adaptação automática do motor AWG American wire gauge °C

Graus Celsius CD Descarga constante CM Modo comum TC Torque constante CC Corrente contínua DI Entrada digital DM Modo diferencial TIPO D Depende do drive EMC Compatibilidade eletromagnética FEM Força Eletro

Força eletromotriz Motriz ETR Relé térmico eletrônico f

JOG

Frequência do motor quando a função de jog

estiver ativada. f f

MAX

Frequência do motor

A frequência de saída máxima do conversor de

frequência aplica-se à sua saída. f

MIN

A frequência do motor mínima do conversor

de frequência f

M,N

Frequência nominal do motor FC Conversor de frequência g Gramme Hiperface

Hiperface® é marca registrada da Stegmann hp Cavalos de força HTL Encoder HTL (10-30 V) pulsos - Transistor

lógico de alta tensão Hz Hertz I

INV

LIM

M,N

VLT,MAX

VLT,N

Corrente nominal de saída do inversor

Limite de Corrente

Corrente nominal do motor

A máxima corrente de saída

A corrente de saída nominal fornecida pelo

conversor de frequência kHz kiloHertz LCP Painel de controle local lsb O bit menos signicativo m Metro mA Miliampère MCM Mille circular mil MCT Motion Control Tool mH Indutância em milli Henry min Minuto ms Milissegundo msb O bit mais signicativo

VLT

Eciência do conversor de frequência denida como a relação entre a potência de saída e a

potência de entrada. nF Capacitância em nano Farad NLCP Painel de controle local numérico Nm Newton metro n

Parâmetros

online/oine

Velocidade do motor síncrono

As alterações nos parâmetros online são

ativadas imediatamente após a mudança no

valor dos dados. P

br,cont.

Potência nominal do resistor de frenagem

(potência média durante frenagem contínua). PCB Placa de circuito Impresso PCD Dados do processo PELV Tensão extra baixa protetiva P

Potência de saída nominal do conversor de

frequência como sobrecarga alta (HO). P

M,N

Potência do motor nominal Motor PM Motor de ímã permanente PID de processo O regulador do PID mantém os valores

desejados de velocidade, pressão, temperatura,

etc. R

br,nom

O valor nominal do resistor que garante

potência de frenagem do eixo do motor de

150/160% durante 1 minuto RCD Dispositivo de corrente residual Regen Terminais regenerativos R

min

Valor do resistor de frenagem mínimo

permissível por conversor de frequência RMS Raiz quadrada média rpm Rotações por minuto R

rec

Resistência recomendada do resistor do freio

de Danfoss resistores do freio s Segundo SFAVM Modulação vetorial assíncrona orientada a

uxo do estator STW Status Word SMPS Fonte de alimentação com modo de

comutação THD Distorção harmônica total T

LIM

Limite de torque TTL Pulsos do encoder TTL (5 V) - lógica de

transistor U

M,N

Tensão do motor nominal V Volts VT Torque variável VVC+

Controle vetorial de tensão

Tabela 1.1 Abreviações

Introdução

VLT® AQUA Drive FC 202

Convenções

Listas numeradas indicam os procedimentos. Listas de itens indicam outras informações e a descrição das ilustrações. O texto em itálico indica:

Referência cruzada

•

Link

•

Rodapé

•

Nome do parâmetro, nome do grupo do

•

parâmetro, opcional de parâmetro

Todas as dimensões estão em mm (pol). * indica uma conguração padrão de um parâmetro.

Os símbolos a seguir são usados neste documento.

ADVERTÊNCIA

Indica uma situação potencialmente perigosa que pode resultar em morte ou ferimentos graves.

CUIDADO

Indica uma situação potencialmente perigosa que pode resultar em ferimentos leves ou moderados. Também podem ser usados para alertar contra práticas inseguras.

AVISO!

Indica informações importantes, inclusive situações que podem resultar em danos no equipamento ou na propriedade.

1.5 Denições

Resistor de frenagem

O resistor do freio é um módulo capaz de absorver a potência de frenagem gerada na frenagem regenerativa. Essa potência de frenagem regenerativa aumenta a tensão no circuito intermediário e um circuito de frenagem garante que a potência seja transmitida para o resistor do freio.

Parada por inércia

O eixo do motor está em modo livre. Nenhum torque no motor.

Características de TC

Características do torque constante usadas por todas as aplicações, como correias transportadoras, bombas de deslocamento e guindastes.

Inicialização

Se a inicialização for executada (14-22 Modo Operação), o conversor de frequência retorna à conguração padrão.

Ciclo útil intermitente

Uma característica nominal de trabalho intermitente refere-

-se a uma sequência de ciclos úteis. Cada ciclo consiste em um período com carga e outro sem carga. A operação pode ser de ciclo periódico ou de ciclo não periódico.

Fator de potência

O fator de potência real (lambda) leva todas as harmônicas em consideração e é sempre menor que o fator de potência (cosphi) que considera somente as primeiras harmônicas de corrente e tensão.

P kW

cosϕ = 

P kVA

Cosphi é conhecido também como fator de potência de deslocamento.

Tanto lambda quanto cosphi são determinados para conversores de frequência Danfoss VLT® em

capétulo 7.2 Alimentação de Rede Elétrica. O fator de potência indica em que intensidade o conversor

de frequência oferece uma carga na alimentação de rede elétrica. Quanto menor o fator de potência, maior será a I mesmo desempenho em kW.

Além disso, um fator de potência alto indica que as correntes harmônicas são baixas. Todos os conversores de frequência Danfoss têm bobinas CC integradas no barramento CC, para ter um fator de potência alto e reduzir o THD na alimentação de rede elétrica.

Setup

Salve a programação do parâmetro em 4 setups. Alterne entre os quatro setups de parâmetro e edite um setup, enquanto outro setup estiver ativo.

Compensação de escorregamento

O conversor de frequência compensa o deslizamento que ocorre no motor, acrescentando um suplemento à frequência que acompanha a carga do motor medida, mantendo a velocidade do motor praticamente constante.

Smart Logic Control (SLC)

O SLC é uma sequência de ações denidas pelo usuário que é executada quando os eventos associados denidos pelo usuário são avaliados como verdadeiros pelo SLC. (Grupo do parâmetro 13-** Smart Logic).

Barramento padrão do conversor de frequência

Inclui o barramento RS485 protocolo Danfoss FC ou protocolo MC. Consulte 8-30 Protocolo.

Termistor

Um resistor que varia com a temperatura, instalado onde a temperatura deve ser monitorada (conversor de frequência ou motor).

UλxIλxcosϕ

 = 

UλxIλ

RMS

para o

Introdução

Desarme

É um estado que ocorre em situações de falha, por exemplo, se houver superaquecimento no conversor de frequência ou quando ele estiver protegendo o motor, o processo ou o mecanismo. Uma nova partida é impedida até a causa da falha ser eliminada e o estado de desarme ser cancelado. Cancelar o estado de desarme por:

acionamento do reset ou

•

programar o conversor de frequência para reset

•

automático

Não use o desarme para segurança pessoal.

Bloqueado por desarme

É um estado que ocorre em situações de falha, quando o conversor de frequência está se protegendo e requer intervenção manual, por exemplo, em caso de curto circuito na saída do conversor de frequência. Um bloqueio por desarme somente pode ser cancelado desligando-se a rede elétrica, eliminando-se a causa da falha e energizando o conversor de frequência novamente. A reinicialização é suspensa até que o desarme seja cancelado, pelo acionamento do reset ou, em certas situações, programando um reset automático. Não use o desarme para a segurança pessoal.

Características do TV

Características de torque variável das bombas e dos ventiladores.

1.6

Versão do Software e do Documento

Este manual é revisado e atualizado regularmente. Todas as sugestões para melhorias são bem-vindas.

Tabela 1.2 mostra a versão do documento e a respectiva versão de software.

Edição Observações Versão do software

MG20N6xx Substitui MG20N5xx 2.20 e posterior

Tabela 1.2 Versão do Software e do Documento

Guia de Design

1.7.1

Marcação CE

Ilustração 1.1 CE

A Marcação CE (Communauté Européenne) indica que fabricante do produto atende todas as diretivas da UE aplicáveis. As diretivas da UE aplicáveis ao projeto e à fabricação de conversores de frequência estão listados em Tabela 1.3.

AVISO!

A marcação CE não regula a qualidade do produto. Especicações técnicas não pode ser deduzidas da marcação CE.

AVISO!

Conversores de frequência com uma função de segurança integrada devem estar em conformidade com a diretiva da máquina.

Diretiva da UE Versão

Diretiva de baixa tensão 2006/95/EC Diretiva EMC 2004/108/EC Diretiva da máquina Diretiva ErP 2009/125/EC Diretiva ATEX 94/9/EC Diretiva RoHS 2002/95/EC

Tabela 1.3 Diretivas da UE aplicáveis aos conversores de frequência

1) A conformidade da diretiva da máquina é exigida somente para conversores de frequência com uma função de segurança integrada.

Declarações de conformidade estão disponíveis por solicitação.

2006/42/EC

1.7

Aprovações e certicações

1.7.1.1

Os conversores de frequência são projetados em conformidade com as diretivas descritas nesta seção.

Para obter mais informações sobre aprovações e

certicados, acesse a área de download em http:// www.danfoss.com/BusinessAreas/DrivesSolutions/Documentations/.

A diretiva de baixa tensão é aplicável a todos os equipamentos elétricos nas faixas de tensão de 50-1.000 V CA e 75-1.600 V CC.

O objetivo da diretiva é garantir a segurança pessoal e evitar danos à propriedade ao operar equipamentos elétricos que estejam instalados e mantidos corretamente, nesta aplicação pretendida.

Diretiva de Baixa Tensão

Introdução

VLT® AQUA Drive FC 202

1.7.1.2 Diretiva EMC

O objetivo da diretiva EMC (compatibilidade eletromagnética) é reduzir a interferência eletromagnética e melhorar a imunidade do equipamento elétrico e das instalações. Os requisitos básicos de proteção da Diretiva EMC 2004/108/EC determinam que dispositivos que geram interferência eletromagnética (EMI) ou cuja operação pode ser afetada pela EMI devem ser projetados para limitar a geração de interferência eletromagnética e deverão ter grau adequado de imunidade a EMI quando instalados e mantidos corretamente e usados como previsto.

Os dispositivos de equipamentos elétricos usados de maneira independente ou como parte de um sistema devem portar a marca CE. Os sistemas não precisam ter a marcação CE, mas devem atender os requisitos básicos de proteção da diretiva EMC.

1.7.1.3

O objetivo principal da diretiva da máquina é garantir a segurança pessoal e evitar danos à propriedade, para equipamentos mecânicos usados em sua aplicação pretendida. A diretiva da máquina é aplicada a máquinas que consistem em um agregado de componentes ou dispositivos interconectados em que pelo menos um é capaz de movimento mecânico.

Conversores de frequência com uma função de segurança integrada devem estar em conformidade com a diretiva da máquina. Os conversores de frequência sem função de segurança não são classicados na diretiva da máquina. Se um conversor de frequência for integrado no sistema da máquina, a Danfoss pode fornecer informações sobre aspectos de segurança com relação ao conversor de frequência.

Quando conversores de frequência são usados em máquinas com pelo menos uma parte móvel, o fabricante da máquina deve fornecer uma declaração em conformidade com todos os estatutos e medidas de segurança relevantes.

Diretiva da Máquina

1.7.2

Em conformidade com C-tick

Ilustração 1.2 C-Tick

A etiqueta C-tick indica conformidade com as normas técnicas aplicáveis para Compatibilidade eletromagnética (EMC). A conformidade C-tick é necessária para a colocação dos dispositivos elétricos e eletrônicos no mercado na Austrália e Nova Zelândia.

O C-tick regulamentar é relacionado a emissão conduzida e irradiada. Para conversores de frequência, aplique os limites de emissão

Uma declaração de conformidade pode ser fornecida mediante solicitação.

1.7.3

UL listados

Ilustração 1.3 UL

especicados no EN/IEC 61800-3.

Em conformidade com o UL

AVISO!

Os conversores de frequência de 525-690 V não são certicados para UL.

O conversor de frequência atende os requisitos de retenção de memória térmica UL508C. Para obter mais informações, consulte capétulo 2.6.2 Proteção Térmica do Motor.

Em conformidade marítima

1.7.4

1.7.1.4

A diretiva ErP é a European Ecodesign Directive para produtos relacionados à energia. A diretiva programa os requisitos de ecodesign para produtos relacionados a energia, incluindo conversores de frequência. O objetivo da diretiva é aumentar a eciência energética e o nível de proteção do ambiente, enquanto aumenta a segurança da fonte de energia. O impacto ambiental de produtos relacionados a energia inclui o consumo de energia através de todo o ciclo útil do produto.

Diretiva ErP

As unidades com características nominais de proteção de entrada IP55 (NEMA 12) ou maior evitam a formação de faíscas e são classicadas como aparelhos elétricos com risco de explosão limitado de acordo com o Contrato Europeu com relação ao Transporte Internacional de Produtos Perigosos por Cursos d'Água Terrestres (ADN).

Acesse www.danfoss.com para obter mais informações sobre aprovações marítimas.

130BD832.10

Introdução Guia de Design

Para unidades com características nominais de proteção de entrada IP20/Chassi, IP21/NEMA 1 ou IP54, evitar risco de formação de faíscas da seguinte maneira:

Não instale um interruptor da rede elétrica

•

Garanta que 14-50 Filtro de RFI está programado

•

para [1] Ligado. Remova todos os plugues de relé marcados RELÉ.

•

Consulte Ilustração 1.4. Verique quais opcionais de relé estão instalados,

•

se houver. O único opcional de relé permitido é o MCB 113 Cartão de Relé Estendido VLT®.

Seguir estritamente os avisos e as precauções de segurança é obrigatório para a operação segura do conversor de frequência.

1.8.2 Pessoal qualicado

Transporte correto e conável, armazenagem, instalação, operação e manutenção são necessários para a operação segura e sem problemas do conversor de frequência. Somente pessoal qualicado tem permissão de instalar ou operar este equipamento.

Pessoal autorizado a instalar, comissionar e manter o equipamento, sistemas e circuitos em conformidade com as leis e normas pertinentes. Além disso, o pessoal deve estar familiarizado com as instruções e as medidas de segurança descritas nestas instruções de utilização.

qualicado é denido como pessoal treinado,

ADVERTÊNCIA

ALTA TENSÃO

Os conversores de frequência contêm alta tensão quando conectados à entrada da rede elétrica CA, fonte de alimentação CC ou Load Sharing. Instalação, partida e manutenção realizadas por pessoal não qualicado pode resultar em morte ou lesões graves.

A instalação, partida e manutenção deverão ser

•

executadas somente por pessoal qualicado.

1, 2 Plugues do relé

Ilustração 1.4 Localização dos plugues do relé

A declaração do fabricante está disponível por solicitação.

1.8

Segurança

1.8.1 Princípios gerais de segurança

Se manipulados incorretamente, os conversores de frequência contêm componentes de alta tensão e têm o potencial de lesão fatal. Somente pessoal qualicado deve instalar e operar o equipamento. Não tente realizar o serviço de manutenção sem antes remover a energia do conversor de frequência e aguardar o intervalo de tempo designado para a energia elétrica armazenada dissipar.

ADVERTÊNCIA

PARTIDA ACIDENTAL

Quando o conversor de frequência estiver conectado à rede elétrica CA, fonte de alimentação CC ou load sharing, o motor poderá dar partida a qualquer momento. Partida acidental durante a programação, serviço ou serviço de manutenção pode resultar em morte, ferimentos graves ou danos à propriedade. O motor pode dar partida por meio de interruptor externo, comando de barramento serial, sinal de referência de entrada do LCP ou após uma condição de falha resolvida. Para impedir a partida do motor:

Desconecte o conversor de frequência da rede

•

elétrica. Pressione [O/Reinicializar] no LCP, antes de

•

programar parâmetros. O conversor de frequência, o motor e qualquer

•

equipamento acionado deverão ser totalmente conectados e montados quando o conversor de frequência estiver conectado à rede elétrica CA, fonte de alimentação CC ou load sharing.

Introdução

VLT® AQUA Drive FC 202

ADVERTÊNCIA

TEMPO DE DESCARGA

O conversor de frequência contém capacitores de barramento CC que podem permanecer carregados mesmo quando o conversor de frequência não estiver conectado. Se não for aguardado o tempo especicado após a energia ter sido removida para executar serviço de manutenção, o resultado poderá ser ferimentos graves ou morte.

Pare o motor.

•

Desconecte a rede elétrica CA e fontes de

•

alimentação do barramento CC remoto, incluindo fontes de alimentação UPS, bateria de backup e conexões do barramento CC para outros conversores de frequência.

Desconecte ou trave qualquer motor PM.

•

Aguarde os capacitores fazerem descarga

•

completa antes de realizar qualquer serviço de manutenção. O intervalo de tempo de espera está especicado em Tabela 1.4.

Tensão [V]

200-240 0,25-3,7 kW - 5,5-45 kW 380-480 0,37-7,5 kW - 11-90 kW 525-600 0,75 até 7,5 kW - 11-90 kW 525-690 - 1,1-7,5 kW 11-90 kW Pode haver alta tensão presente mesmo quando os indicadores luminosos de LED estiverem apagados!

Tabela 1.4 Tempo de Descarga

Tempo de espera mínimo

(minutos)

4 7 15

ADVERTÊNCIA

EQUIPAMENTO PERIGOSO

O contato com eixos rotativos e equipamento elétrico pode resultar em morte ou ferimentos graves.

Assegure que somente pessoal qualicado

•

realize a instalação, partida e manutenção. Garanta que os serviços elétricos estejam em

•

conformidade com os códigos elétricos locais e nacionais.

Siga os procedimentos neste documento.

•

ADVERTÊNCIA

ROTAÇÃO DO MOTOR ACIDENTAL ROTAÇÃO LIVRE

A rotação acidental de motores de ímã permanente cria tensão e pode carregar a unidade, resultando em ferimentos graves, morte ou danos ao equipamento.

Certique-se que os motores de ímã

•

permanente estão bloqueados para impedir rotação acidental.

CUIDADO

RISCO DE FALHA INTERNA

Uma falha interna no conversor de frequência pode resultar em lesões graves quando o conversor de frequência não estiver fechado corretamente.

Assegure que todas as tampas de segurança

•

estão no lugar e bem presas antes de aplicar energia.

ADVERTÊNCIA

RISCO DE CORRENTE DE FUGA

As correntes de fuga excedem 3,5 mA. Se o conversor de frequência não for aterrado corretamente poderá resultar em morte ou lesões graves.

Assegure o aterramento correto do

•

equipamento por um eletricista certicado.

130BD889.10

0 100 200 300 400

(mwg)

1350rpm

1650rpm

(kW)

200100 300

(

m3 /h

)

(

m3 /h

)

400

1350rpm

1650rpm

shaft

Visão Geral do Produto Guia de Design

2 Visão Geral do Produto

2.1 Introdução

Este capítulo fornece uma visão geral dos principais conjuntos e circuitos do conversor de frequência. Ela descreve a eletricidade interna e as funções de processamento de sinais. Uma descrição da estrutura de controle interno também é incluída.

Também estão descritas as funções automatizadas e opcionais do conversor de frequência disponíveis para projetar sistemas operacionais robustos com controle sosticado e desempenho de relatório de status.

Produto dedicado a aplicações de

2.1.1 Água e Saneamento

O VLT® AQUA Drive FC 202 foi projetado para aplicações de água e de euentes. O assistente SmartStart integrado e o quick menu Água e bombas guia o usuário através do processo de start-up. A faixa de recursos padrão e opcionais inclui:

Controle em cascata

•

Detecção de funcionamento a seco

•

Detecção de

•

Alternação do motor

•

Deragging

•

Rampa nal e inicial

•

Rampa de válvula de retenção

•

STO

•

Detecção de uxo reduzido

•

Pré-lubricação

•

Conrmação de uxo

•

Modo Pipe ll

•

Sleep mode

•

Relógio de tempo real

•

Proteção por senha

•

Proteção de sobrecarga

•

Smart logic control

•

Monitor de velocidade mínima

•

Textos programáveis livres para informações,

•

advertências e alertas

nal de curva

2.1.2

Economia de Energia

Quando se compara com sistemas e tecnologias de controle alternativos, o conversor de frequência é o sistema ideal de controle de energia para controlar sistemas de ventiladores e bombas.

Utilizando um conversor de frequência para controlar o uxo, uma redução de velocidade de bomba de 20% leva a economia de energia de aproximadamente 50% em aplicações típicas. Ilustração 2.1 mostra um exemplo da redução de energia alcançável.

1 Economia de energia

Ilustração 2.1 Exemplo: Economia de Energia

2 2

Visão Geral do Produto

VLT® AQUA Drive FC 202

2.1.3 Exemplo de economia de energia

2.1.4

Controle da válvula versus controle da velocidade das bombas centrífugas

Como mostrado no Ilustração 2.2, o uxo é controlado

variando a velocidade da bomba, medida em RPM. Ao reduzir a velocidade apenas 20% da velocidade nominal, verica-se igualmente uma redução de 20% na vazão. Isso porque o uxo é diretamente proporcional à velocidade. No entanto, verica-se uma redução de até quase 50% no consumo de energia. Se o sistema precisar fornecer um uxo que corresponde a 100% apenas alguns dias por ano, enquanto a média for inferior a 80% do uxo nominal durante o resto do ano, a quantidade de energia economizada é ainda mais que 50%.

Ilustração 2.2 descreve a dependência do

uxo, da pressão e do consumo de energia na velocidade da bomba em RPM para bombas centrífugas.

Controle da válvula

À medida que os requisitos de processo em sistemas de água variam, o uxo deve ser ajustado de acordo. Métodos frequentemente usados para adaptação de uxo são limitação ou reciclagem usando válvulas.

Uma válvula de reciclagem que é aberta demais pode fazer a bomba funcionar no nal da curva da bomba, com uma taxa de uxo alta no cabeçote da bomba baixa. Essas condições não apenas causam um desperdício de energia devido à alta velocidade da bomba, mas também pode causar cavitação da bomba resultando em danos na bomba.

Limitar o uxo com uma válvula adiciona uma queda de pressão na válvula (HP-HS). Isso pode ser comparado com acelerar e puxar o freio ao mesmo tempo, na tentativa de reduzir a velocidade do carro. Ilustração 2.3 mostra que a limitação faz a curva do sistema ir do ponto (2) na curva da bomba para um ponto uma eciência signicati- vamente reduzida (1).

Ilustração 2.2 Leis de anidade para bombas centrífugas

Fluxo: 

Pressão: 

Potência: 

 = 

Assumindo uma eciência igual na faixa de velocidade.

Q=Fluxo Q1=Fluxo 1 P1=Potência 1 Q2=Vazão reduzida P2=Potência reduzida H=Pressão n=Regulação de velocidade H1=Pressão 1 n1=Velocidade 1 H2=Pressão reduzida n2=Velocidade reduzida

Tabela 2.1 Leis de anidade

P=Potência

100% speed

Flow

Pump curve

Head or pressure Head or pressure

Natural

operating point

Operating

point

Throttled

Unthrottled

Throttled system

Unthrottled system

130BD890.10

Flow

Head or Pressure

Pump curve

Operating

point

Natural

Operating point

system

Unthrottled

Speed reduction

130BD894.10

140

130

120

110

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Recirculation

Throttle

control

Cycle

control

VSD

control

Ideal pump

control

Q(%)

P(%)

130BD892.10

Visão Geral do Produto

Guia de Design

2 2

1 Ponto de operação usando uma válvula de limitação 2 Ponto de operação natural 3 Ponto de operação usando controle da velocidade

Ilustração 2.3 Redução de uxo pelo controle da válvula (limitação)

Controle da velocidade

O mesmo da bomba como mostrado em Ilustração 2.4. Reduzir a

uxo pode ser ajustado reduzindo a velocidade

velocidade move a curva da bomba para baixo. O ponto de operação é o novo ponto de intersecção da curva da bomba e a curva do sistema (3). A economia de energia pode ser calculada aplicando as leis de descrito em capétulo 2.1.3 Exemplo de economia de energia.

anidade como

Ponto de operação usando uma válvula de limitação 2 Ponto de operação natural 3 Ponto de operação usando controle da velocidade

Ilustração 2.4 Redução de uxo por controle da velocidade

Ilustração 2.5 Curvas de controle de uxo comparativo

Exemplo com uxo variante ao longo

2.1.5 de 1 ano

Esse exemplo é calculado com base nas características da bomba obtidas de uma folha de dados da bomba, mostrada em Ilustração 2.7.

O resultado obtido mostra uma economia de energia superior a 50% do consumo determinado para o uxo durante um ano, consulte Ilustração 2.6. O período de retorno do investimento depende do preço da eletricidade e do preço do conversor de frequência. Neste exemplo, o retorno do investimento é inferior a um ano, quando comparado com válvulas e velocidades constantes.

500

[h]

1000

1500

2000

200100 300

/h]

400

175HA210.11

Visão Geral do Produto

t [h] Q [m3/h]

Duração de uxo. Consulte também a Tabela 2.2. Taxa de uxo

VLT® AQUA Drive FC 202

[m3/h]

Taxa

Distribuição Regulação por

uxo

% Duração PotênciaConsu-moPotênciaConsu-

[h] [kW] [kWh] [kW] [kWh] 350 5 438 300 15 1314 38,5 50.589 29,0 38.106 250 20 1752 35,0 61.320 18,5 32.412 200 20 1752 31,5 55.188 11,5 20.148 150 20 1752 28,0 49.056 6,5 11.388 100 20 1752

1008760 – 275.064 – 26.801

42,5

23,0

válvulas

18.615

40.296

Controle do

conversor

de frequência

42,5

3,5

18.615

6.132

Ilustração 2.6 Distribuição de uxo durante 1 ano (duração versus taxa de uxo)

Tabela 2.2 Resultado

1) Leitura de potência no ponto A1

2) Leitura de potência no ponto B1

3) Leitura de potência no ponto C1

Controle melhorado

2.1.6

Usando um conversor de frequência para controlar o uxo ou a pressão de um sistema melhora o controle. Um conversor de frequência pode variar a velocidade do ventilador ou da bomba, obtendo controle variável do uxo e da pressão. Além disso, um conversor de frequência pode adaptar rapidamente a velocidade do ventilador ou da bomba às novas condições de vazão ou pressão no sistema. Obter controle simples do processo (uxo, nível ou pressão) utilizando o controle PI integrado.

Partida Estrela/Triangulo ou Soft

2.1.7 Starter

Em muitos países, ao dar partida em motores grandes é necessário usar equipamento que limita a corrente de partida. Em sistemas mais tradicionais, partida em estrela/ triângulo ou soft starter é amplamente usado. Essas partidas do motor não são necessários quando for utilizado um conversor de frequência.

Como ilustrado em Ilustração 2.8, um conversor de

Ilustração 2.7 Consumo de energia em velocidades diferentes

frequência não consome mais corrente do que a nominal.

Full load

% Full load current

& speed

500

100

0 12,5 25 37,5 50Hz

200

300

400

600

700

800

175HA227.10

Visão Geral do Produto

VLT® AQUA Drive FC 202 2 Partida estrela/triângulo 3 Soft starter 4 Partida diretamente na rede elétrica

Ilustração 2.8 Corrente de partida

2.2

Descrição da Operação

O conversor de frequência fornece uma quantidade regulada de energia CA da rede elétrica a um motor para controlar sua velocidade do motor. O conversor de frequência fornece frequência e tensão variáveis ao motor.

O conversor de frequência é dividido em quatro módulos principais:

Reticador

•

Circuito do barramento CC intermediário

•

Inversor

•

Controle e regulagem

•

Ilustração 2.9 é um diagrama de blocos dos componentes internos do conversor de frequência. Consulte Tabela 2.3 para saber suas funções.

Ilustração 2.9 Diagrama de Blocos do Conversor de Frequência

Guia de Design

Área Título Funções

Alimentação da rede elétrica CA

Entrada da rede

elétrica

2 Reticador

3 Barramento CC

4 Reatores CC

Banco de

capacitores

6 Inversor

Saída para o

motor

Circuito de

controle

Tabela 2.3 Legenda para Ilustração 2.9

1. O conversor de frequência

•

trifásica para o conversor de frequência.

A ponte reticadora converte a

•

entrada CA para corrente CC para alimentação do inversor.

O circuito do barramento CC

•

intermediário manipula a corrente CC.

Filtrar a tensão do circuito CC

•

intermediário.

Testar a proteção do transiente da

•

rede elétrica.

Reduzir a corrente RMS.

•

Aumentar o fator de potência

•

reetido de volta para a linha.

Reduzir harmônicas na entrada CA.

•

Armazena a alimentação CC.

•

Fornece proteção ride-through

•

para perdas de energia curtas.

Converte a CC em uma forma de

•

onda CA PWM para uma saída variável controlada para o motor.

Potência de saída trifásica

•

regulada para o motor.

Potência de entrada, proces-

•

samento interno, saída e corrente do motor são monitorados para fornecer operação e controle ecientes.

A interface do usuário e os

•

comandos externos são monitorados e executados.

A saída e o controle do status

•

podem ser fornecidos.

retica a tensão CA da

rede elétrica para tensão CC.

2. A tensão CC é convertida na corrente CA com amplitude e frequência variáveis.

O conversor de frequência é fornecido com tensão/ corrente e frequência variáveis, o que permite controle de velocidade variável de motores trifásicos assíncronos padrão e de motores PM não salientes.

2 2

Visão Geral do Produto

VLT® AQUA Drive FC 202

O conversor de frequência gerencia diversos princípios de controle do motor, como o modo especial do motor U/f e VVC+. O comportamento de curto circuito do conversor de

frequência depende de 3 transdutores de corrente nas fases do motor.

Ilustração 2.10 Estrutura do conversor de frequência

Opcional do Freio

2.3 Sequência de Operação

2.3.1 Seção do Reticador

Quando a potência de entrada é aplicada ao conversor de frequência, passa através dos terminais de rede elétrica (L1, L2 e L3) e segue para a desconexão ou/e opcional do ltro de RFI, dependendo da conguração da unidade.

2.3.2 Seção Intermediária

Após a seção do reticador, a tensão passa para a seção intermediária. Um circuito do ltro de onda senoidal que consiste no indutor do barramento CC e no banco de capacitores do barramento CC suaviza a tensão reticada.

O indutor do bus CC fornece impedância em série para alterar o valor da corrente. Isto ajuda no processo da ltragem, ao mesmo tempo que reduz a distorção devido as harmônicas da forma de onda de corrente CA de entrada, normalmente inerente em circuitos reticadores.

Seção do Inversor

2.3.3

Na seção do inversor, quando houver um comando de execução e uma referência de velocidade presentes, os IGBTs começam o chaveamento para criar a forma de onda de saída. Essa forma de onda, conforme gerada pelo princípio Danfoss VVC+ PWM no cartão de controle, fornece desempenho ideal e perdas mínimas no motor.

2.3.4

Nos conversores de frequência equipados com opcional de freio dinâmico, há um IGBT do freio junto com os terminais 81 (R-) e 82(R+) para conexão de um resistor do freio externo.

A função do IGBT do freio é limitar a tensão no circuito intermediário toda vez que o limite máximo de tensão for excedido. Esta ação é executada chaveando o resistor montado externamente através do bus CC, para remover a tensão CC excedente presente nos capacitores do bus.

A colocação externa do resistor do freio apresenta as vantagens de selecionar o resistor com base na necessidade da aplicação, dissipando a energia fora do painel de controle e protegendo o conversor de superaquecimento se o resistor do freio

O sinal do gate do IGBT do freio tem origem no cartão de controle e é enviado ao IGBT do freio através do cartão de potência e do cartão do drive do gate. Adicionalmente, o cartão de potência e o cartão de controle monitoram a conexão do resistor de frenagem e o IGBT do freio por curtos-circuitos e sobrecargas. Para obter especicações de pré-fusíveis, consulte capétulo 7.1 Dados Elétricos. Consulte também a capétulo 7.7 Fusíveis e Disjuntores.

car sobrecarregado.

130BB153.10

100%

-100%

100%

P 3-13 Reference site

Local reference scaled to RPM or Hz

Auto mode

Hand mode

LCP Hand on, o and auto on keys

Linked to hand/auto

Local

Remote

Reference

Ramp

P 4-10 Motor speed direction

To motor control

Reference handling Remote reference

P 4-13 Motor speed high limit [RPM]

P 4-14 Motor speed high limit [Hz]

P 4-11 Motor speed low limit [RPM]

P 4-12 Motor speed low limit [Hz]

P 3-4* Ramp 1 P 3-5* Ramp 2

Visão Geral do Produto Guia de Design

2.3.5 Load Sharing

As unidades com o opcional de Load Sharing integrado contêm os terminais (+) 89 CC e (-) 88 CC. No interior do conversor de frequência, estes terminais se conectam ao barramento CC, na frente do reator do barramento CC e capacitores do barramento.

Para obter mais informações, entre em contato com a Danfoss.

Os terminais de load sharing podem conectar em 2 congurações diferentes.

1. No primeiro método, os terminais amarram os circuitos de vários conversores de frequência juntos. Isso permite que uma unidade em modo regenerativo compartilhe sua tensão de barramento em excesso com outra unidade que esteja funcionando um motor. Load sharing dessa maneira pode reduzir a necessidade de resistor do freio dinâmico externo, enquanto também economiza energia. O número de unidades que podem ser conectadas dessa maneira é innito, contanto que cada unidade tenha as mesmas características nominais de tensão. Além disso, dependendo da capacidade e do número de unidades é possível que seja necessário instalar reatores CC e fusíveis CC nas conexões do barramento CC e nos reatores CA na rede elétrica.Tentar essas congurações exige considerações especícas. Entre em contato com Danfoss para obter assistência.

2. No segundo método, o conversor de frequência é energizado exclusivamente a partir de uma fonte CC. Isso exige:

2a Uma fonte CC. 2b Um meio para carga regulada do

barramento CC na energização.

Novamente, tentar essa conguração exige considerações especícas. Entre em contato com Danfoss para obter assistência.

2.4 Estruturas de Controle

2.4.1 Estrutura de Controle Malha Aberta

Ao operar no modo malha aberta, o conversor de frequência responde aos comandos manualmente por meio das teclas do LCP ou remotamente por meio das entradas digitais/analógicas ou do barramento serial.

Na conguração mostrada em Ilustração 2.11, o conversor de frequência funciona no modo malha aberta. Ele recebe entrada do LCP (modo Manual) ou por meio de um sinal remoto (modo Automático). O sinal (referência de velocidade) é recebido e condicionado com os limites de velocidade do motor mínimos e máximos programados (em RPM e Hz), tempos de desaceleração e aceleração e o sentido de rotação do motor. A referência é passada para controlar o motor.

2 2

Ilustração 2.11 Diagrama do bloco do modo de malha aberta

Visão Geral do Produto

VLT® AQUA Drive FC 202

2.4.2 Estrutura de Controle, Malha Fechada

No modo de malha fechada, um controlador PID interno

permite ao conversor de frequência processar a referência do sistema e os sinais de feedback para atuar como uma unidade de controle independente. O conversor pode fornecer mensagens de alarme e de status, junto com

Ilustração 2.12 Diagrama do bloco do controlador de malha fechada

Por exemplo, considere uma aplicação de bomba em que a velocidade de uma bomba é controlada de modo que a pressão estática em um cano é constante (consulte Ilustração 2.12). O conversor de frequência recebe um sinal de feedback de um sensor do sistema. Ele compara esse sinal de feedback com um valor de referência de setpoint e determina o erro, se houver, entre esses dois sinais. Para corrigir este erro, o PID ajusta a velocidade do motor.

O setpoint de pressão estática desejado é o sinal de referência para o conversor de frequência. Um sensor de pressão mede a pressão real estática no tubo e envia informação ao conversor de frequência como sinal de feedback. O conversor de frequência reduz a velocidade para reduzir a pressão se o sinal de feedback for maior que a referência de setpoint. De maneira semelhante, se a pressão no tubo for menor do que a referência de setpoint, o conversor de frequência acelera para aumentar a pressão da bomba.

Embora os valores padrão do conversor de frequência em malha fechada frequentemente fornecem desempenho satisfatório, o controle do sistema pode ser otimizado com frequência ajustando os parâmetros do PID. A Sintonização automática é fornecida para esta otimização.

Outros recursos programáveis incluem:

Regulagem de inversão - a velocidade do motor

•

aumenta quando um sinal de feedback estiver alto.

Frequência de partida - permite ao sistema

•

alcançar rapidamente um status operacional antes do controlador PID assumir.

muitas outras opções programáveis, para o monitoramento externo enquanto opera de maneira independente em malha fechada.

Filtro passa-baixa integrado - reduz o ruído do

•

sinal de feedback.

2.4.3 Controles Local (Hand On - Manual Ligado) e Remoto (Auto On Automático Ligado)

O conversor de frequência pode ser operado manualmente por meio do LCP ou de maneira remota por intermédio de entradas analógicas ou digitais e do barramento serial.

Referência ativa e modo

A referência ativa é uma referência local ou uma referência remota. Uma referência remota é a conguração padrão.

Para usar a referência local, congure no modo

•

Manual. Para ativar o modo Manual, adapte a programação do parâmetro no grupo do parâmetro Teclado 0-4* LCP. Para obter mais informações, consulte o guia de programação.

Para usar a referência remota, congure no modo

•

Automático, que é o modo padrão. No modo Automático é possível controlar o conversor de

frequência através das entradas digitais e das diversas interfaces seriais (RS485, USB ou um opcional de

O Ilustração 2.13 ilustra o modo de conguração

•

resultante da seleção de referência ativa, local ou remota.

Ilustração 2.14 ilustra o modo de

•

manual da referência local.

conguração

eldbus).

conguração

130BD893.10

open loop

Scale to

RPM or

Scale to

closed loop

unit

closed loop

Local

ref.

Local

reference

Conguration

mode

P 1-00

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Guia de Design

Ilustração 2.13 Referência Ativa

Ilustração 2.14 Modo Conguração

Princípio de controle da aplicação

A referência remota ou a referência local está ativa a qualquer momento. Ambas não podem estar ativas simultaneamente. Programe o princípio de controle de aplicação (isso é, malha aberta ou malha fechada) no 1-00 Modo Conguração, como mostrado no Tabela 2.4. Quando a referência local estiver ativa, ajuste o princípio de controle de aplicação em 1-05 Cong. Modo Local. Ajuste a fonte da referência em 3-13 Tipo de Referência, como mostrado em Tabela 2.4.

Para obter mais informações, consulte o Guia de programação.

[Hand on] [Auto On] (Automático Ligado) Teclas do LCP

Hand (Manual) Conectado Manual/

Manual⇒DesligadoConectado Manual/

Automática Conectado Manual/

Automático ⇒Desligado Todas as teclas Local Local Todas as teclas Remota Remota

Tabela 2.4 Congurações de referência remota e local

Tratamento da Referência

2.4.4

Fonte da referência

3-13 Tipo de Referência

Automático

Automático Conectado Manual/ Automático

Referência Ativa

Local

Remota

O tratamento da referência é aplicável na operação de malha fechada e aberta.

Referências externas e internas

Até 8 referências

predenidas podem ser programadas no conversor de frequência. A referência predenida interna ativa pode ser selecionada externamente usando as entradas digitais ou o barramento de comunicação serial.

As referências externas também podem ser fornecidas ao conversor, mais comumente através de uma entrada de controle analógico. Todas as fontes de referência e a referência de barramento são adicionadas para produzir a referência externa total. A referência externa, a referência predenida, o setpoint ou a soma de todos os 3 podem ser selecionados como uma referência ativa. Esta referência pode ser graduada.

A referência graduada é calculada da seguinte forma:

Referência = X  + X  × 

100

Onde C é a referência externa, a referência predenida ou a soma delas e Y é 3-14 Referência Relativa Pré-denida em [%].

Se Y, 3-14 Referência Relativa Pré-denida, está congurado para 0%, a escala não afeta a referência.

2 2

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Referência Remota

Uma referência remota é composta pelo seguinte (consulte Ilustração 2.15).

Referências predenidas

•

Referências externas:

•

Entradas analógicas

Entradas de frequência de pulso

Entradas do potenciômetro digital

Referências de barramento de

comunicação serial

Uma referência relativa predenida

•

Um setpoint de feedback controlado

•

Ilustração 2.15 Diagrama em bloco mostrando o tratamento da referência remota

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2.4.5 Tratamento do Feedback

O tratamento de feedback pode ser congurado para trabalhar com aplicações que requerem controle avançado, como no caso de setpoints múltiplos e feedbacks de tipos múltiplos (consulte Ilustração 2.16. Há três tipos de controles comuns:

Zona única, setpoint único

Este tipo do controle é uma conguração de feedback básico. O setpoint 1 é adicionado a qualquer outra referência (se houver) e o sinal de feedback é selecionado.

Multizonas, setpoint único

Este tipo de controle usa 2 ou 3 sensores de feedback, mas somente um setpoint. O feedback pode ser adicionado, subtraído ou ter o valor médio calculado. Além disso, é possível utilizar o valor máximo ou mínimo. O setpoint 1 é utilizado exclusivamente nesta conguração.

Multizonas, setpoint/feedback

O par setpoint/feedback com a maior diferença controlará a velocidade do conversor de frequência. As tentativas máximas em manter todas as zonas nos/ou abaixo de seus

respectivos setpoints, enquanto que as tentativas mínimas em manter todas as zonas em/ou acima de seus respectivos setpoints.

Exemplo

Uma aplicação de 2 zonas e 2 setpoints. O setpoint da zona 1 é 15 bar e o feedback é 5,5 bar. O setpoint da Zona 2 está em 4,4 bar e o feedback em 4,6 bar. Se o máximo estiver selecionado, o setpoint e o feedback da Zona 1 são enviados para o controlador PID, pois tem a menor diferença (o feedback é maior que o setpoint, resultando em uma diferença negativa). Se mínimo estiver selecionado, o setpoint e o feedback da zona 2 são enviados para o controlador PID, pois tem a maior diferença (o feedback é menor que o setpoint, resultando em uma diferença positiva).

2 2

Ilustração 2.16 Diagrama de Blocos de Processamento de Sinal de Feedback

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Conversão de feedback

Em algumas aplicações, é útil converter o sinal de feedback. Um exemplo é usar um sinal de pressão para

fornecer feedback do uxo. Uma vez que a raiz quadrada da pressão é proporcional à vazão, essa raiz quadrada produz um valor que é proporcional à vazão, consulte Ilustração 2.17.

Ilustração 2.17 Conversão de Feedback

2.5 Funções operacionais automatizadas

Os recursos operacionais automatizados cam ativos assim que o conversor de frequência estiver operando. A maioria deles não requerem programação ou setup. Entender que esses recursos estão presentes pode otimizar um projeto de sistema e, possivelmente, evitar introduzir componentes ou funcionalidade redundante.

Para obter mais de de qualquer setup necessário, particularmente parâmetros do motor, consulte o Guia de

Programação.

O conversor de frequência tem uma faixa de funções de proteção integradas para proteger si próprio e o o motor se estiver funcionando.

Proteção Contra Curto Circuito

2.5.1

Motor (fase-fase)

O conversor de frequência é protegido contra curtos circuitos no lado do motor por meio da medição de corrente em cada uma das três fases do motor ou no barramento CC. Um curto circuito entre duas fases de saída causa uma sobrecarga de corrente no inversor. O inversor é desligado quando a corrente de curto circuito ultrapassa o valor permitido (Alarme 16 Bloqueio por Desarme).

Lado da rede elétrica

Um conversor de frequência que funciona corretamente limita a corrente que pode retirar da alimentação. Ainda assim é recomendável usar fusíveis e/ou disjuntores no lado da alimentação como proteção no caso de defeito em componente do conversor de frequência (primeira falha). Consulte capétulo 7.7 Fusíveis e Disjuntores para obter mais informações.

AVISO!

Para assegurar a conformidade com o IEC 60364 para CE ou NEC 2009 para UL, é obrigatório o uso de fusíveis e/ou disjuntores.

Resistor de frenagem

O conversor de frequência é protegido de curto circuito no resistor do freio.

Load Sharing

Para proteger o barramento CC contra curtos circuitos e os conversores de frequência de sobrecargas, instale fusíveis CC em série com os terminais de load sharing de todas as unidades conectadas. Consulte capétulo 2.3.5 Load Sharing para obter mais informações.

Proteção de sobretensão

2.5.2

Sobretensão gerada pelo motor

A tensão no circuito intermediário aumenta quando o motor atua como um gerador. Isso ocorre nas seguintes situações:

A carga aciona o motor (em frequência de saída

•

constante do conversor de frequência), por exemplo, a carga gera energia.

Durante a desaceleração (rampa descendente), se

•

o momento de inércia estiver alto, o atrito é baixo e o tempo de desaceleração é muito curto para a energia ser dissipada como perda no conversor de frequência, no motor e na instalação.

•

conguração incorreta da compensação de escorregamento pode causar maior tensão no barramento CC.

Força Contra Eletro Motriz da operação do motor PM. Se houver parada por inércia em alta rotação, a Força Contra Eletro Motriz do motor PM pode exceder potencialmente a tolerância de tensão máxima do conversor de frequência e causar danos. Para ajudar a evitar isso, o valor de 4-19 Freqüência Máx. de Saída é limitado automaticamente com base em um cálculo externo baseado no valor de 1-40 Força Contra Eletro-

motriz em 1000RPM, 1-25 Velocidade nominal do motor e 1-39 Pólos do Motor.

AVISO!

Para evitar que o motor desenvolva velocidades excessivas (por exemplo, devido a efeitos excessivo de rotação livre ou uxo de água descontrolado), equipe o conversor de frequência com um resistor do freio.

A sobretensão pode ser manipulada usando uma função de frenagem (2-10 Função de Frenagem) ou usando controle de sobretensão (2-17 Controle de Sobretensão).

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Controle de sobretensão (OVC)

O OVC reduz o risco de desarme do conversor de frequência devido a sobretensão no barramento CC. Isto é conseguido por estender automaticamente o tempo de desaceleração.

AVISO!

O OVC pode ser ativado por motores PM (PM VVC+).

Funções de frenagem

Conecte um resistor do freio para dissipação de energia de frenagem excedente. A conexão de um resistor do freio evita tensão do barramento CC alta excessiva durante a frenagem.

Um freio CA é uma alternativa para melhorar o freio sem usar um resistor de frenagem. Esta função controla um excesso de magnetização do motor quando o motor funciona como um gerador criando energia extra. Esta função pode melhorar a OVC. Aumentar as perdas elétricas no motor permite que a função OVC aumente o torque de frenagem sem exceder o limite de sobretensão.

AVISO!

A frenagem CA não é tão ecaz quanto a frenagem dinâmica com um resistor.

2.5.3 Detecção de fase ausente de motor

A função fases do motor ausente (4-58 Função de Fase do Motor Ausente) está ativada por padrão para evitar danos no motor no caso de uma fase ausente de motor. A conguração padrão é 1.000 ms, mas pode ser ajustada para uma detecção mais rápida.

Detecção de desbalanceamento das

2.5.4 fases de rede elétrica

A operação em condições de desbalanceamento de rede crítico reduz a vida útil do motor. As condições são consideradas graves se o motor funcionar continuamente próximo da carga nominal. A conguração padrão desarma o conversor de frequência no caso de desbalanceamento de rede (14-12 Função no Desbalanceamento da Rede).

2.5.5

Chaveamento na Saída

2.5.6

Proteção de Sobrecarga

Limite de torque

O recurso de limite de torque protege o motor contra sobrecarga, independentemente da velocidade. O limite de torque é controlado em 4-16 Limite de Torque do Modo Motor ou 4-17 Limite de Torque do Modo Gerador e o tempo antes do desarme da advertência de limite de torque é controlado em 14-25 Atraso do Desarme no Limite de Torque.

Limite de Corrente

O limite de corrente é controlado no 4-18 Limite de Corrente.

Limite de velocidade

Denir limites inferior e superior da faixa de velocidade operacional com o uso dos seguintes parâmetros:

4-11 Lim. Inferior da Veloc. do Motor [RPM] ou

•

4-12 Lim. Inferior da Veloc. do Motor [Hz] e

•

4-13 Lim. Superior da Veloc. do Motor [RPM] ou 4-14 Motor Speed High Limit [Hz]

•

Por exemplo, a faixa de velocidade operacional pode ser denida como entre 30 e 50/60 Hz. 4-19 Freqüência Máx. de Saída limita a velocidade de saída máxima que o conversor de frequência pode fornecer.

ETR

O ETR é um recurso eletrônico que simula um relé bimetálico com base em medições internas. A característica está mostrada em Ilustração 2.18.

Limite de tensão

Quando um determinado nível de tensão hardware é atingido, o conversor de frequência desliga para proteger os transistores e os capacitores do barramento CC.

Sobretemperatura

O conversor de frequência possui sensores de temperatura integrados e reage imediatamente a valores críticos por meio dos limites codicados no hardware.

Derating Automático

2.5.7

O conversor de frequência verica constantemente os níveis críticos:

codicado no

2 2

Alta temperatura no cartão de controle ou no

É permitido adicionar uma chave à saída entre o motor e o conversor de frequência. É possível que apareçam mensagens de falha. Para capturar um motor em rotação, ative o ying start.

•

dissipador de calor Carga do motor alta

•

Alta tensão do barramento CC

•

Velocidade do motor baixa

•

Como resposta a um nível crítico, o conversor de frequência ajusta a frequência de chaveamento. Para temperaturas internas altas e velocidade do motor baixa,

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os conversores de frequência também podem forçar o padrão PWM para SFAVM.

AVISO!

O derating automático é diferente quando 14-55 Filtro Saída estiver programado para [2] Filtro de Onda Senoidal Fixado.

2.5.8 Otimização Automática de Energia

A otimização automática de energia (AEO) orienta o conversor de frequência para monitorar a carga do motor continuamente e ajustar a tensão de saída para maximizar a eciência. Sob carga leve, a tensão é reduzida e a corrente do motor é minimizada. O motor é beneciado pela maior eciência, aquecimento reduzido e operação mais silenciosa. Não há necessidade de selecionar uma curva V/Hz porque o conversor de frequência ajusta automaticamente a tensão do motor.

Modulação da frequência de

2.5.9 chaveamento automática

O conversor de frequência gera pulsos elétricos curtos para formar um padrão de onda CA. A frequência de chaveamento é a taxa desses pulsos. Uma frequência de chaveamento baixa (taxa de pulso baixa) causa ruído audível no motor, tornando preferível uma frequência de chaveamento mais alta. Uma frequência de chaveamento alta, no entanto, gera calor no conversor de frequência, o que pode limitar a quantidade de corrente disponível ao motor.

A modulação de frequência de chaveamento automática regula essas condições automaticamente para fornecer a frequência de chaveamento mais alta sem causar sobreaquecimento ao conversor de frequência. Fornecendo uma frequência de chaveamento alta regulada, isso silencia o ruído de operação do motor em velocidades baixas quando o controle de ruído for crítico e produz potência de saída total para o motor quando for necessário.

Um recurso automático do conversor de frequência é o controle da frequência de chaveamento dependente da carga. Este recurso permite o motor ser beneciado com a frequência de chaveamento mais alta que a carga permite.

2.5.11 Derating automático para superaquecimento

O derating de superaquecimento automático funciona para evitar o desarme do conversor de frequência em alta temperatura. Os sensores de temperatura interna medem as condições para proteger os componentes de potência de superaquecimento. O conversor pode reduzir automaticamente a frequência de chaveamento para manter sua temperatura operacional dentro dos limite de segurança. Após a redução da frequência de chaveamento, o conversor também pode reduzir a frequência de saída e a corrente em até 30% para evitar um desarme por superaquecimento.

2.5.12

Um motor tentando acelerar uma carga muito rapidamente para a corrente disponível pode causar o desarme do conversor. O mesmo é verdadeiro para uma desaceleração muito rápida. A rampa automática protege contra essas situações estendendo a taxa de rampa do motor (aceleração ou desaceleração) para corresponder com a corrente disponível.

2.5.13

Quando a carga exceder a capacidade da corrente de operação normal do conversor de frequência (de um conversor ou motor subdimensionado), o limite de corrente reduz a frequência de saída para desaceleração do motor e reduzir a carga. Um temporizador ajustável está disponível para limitar a operação nessa condição durante 60 s ou menos. O limite padrão da fábrica é 110% da corrente nominal do motor para minimizar a tensão da sobrecarga de corrente.

Rampa automática

Circuito de limite de corrente

2.5.10

Derating automático para

2.5.14

Frequência de chaveamento alta

O conversor de frequência foi projetado para a operação de carga total contínua em frequências de chaveamento entre 3,0 e 4,5 kHz (essa faixa de frequência depende do tamanho da potência. A frequência de chaveamento superior à faixa permissível máxima gera calor aumentado no conversor de frequência e requer que a corrente de saída seja reduzida.

O conversor de frequência resiste às utuações da rede elétrica, como:

O conversor de frequência compensa automaticamente para tensões de entrada de ± 10% da nominal para fornecer torque e tensão nominal do motor total. Com a

Desempenho de utuação de potência

Transiente

•

Quedas momentâneas

•

Quedas de tensão curtas

•

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