Danfoss FC 301, FC 302 Design guide [es]
MAKING MODERN LIVING POSSIBLE
Guía de diseño de
VLT® AutomationDrive FC 301/302
0,25-75 kW
www.danfoss.com/drives
Índice Guía de diseño de
Índice
1 Introducción
1.1 Propósito de la Guía de diseño
1.2 Recursos adicionales
1.3 Abreviaturas, símbolos y convenciones
1.4 Definiciones
1.5 Versión de documento y software
1.6 Cumplimiento de las normas
1.6.1 Marca CE 11
1.6.1.1 Directiva de baja tensión 12
1.6.1.2 Directiva EMC 12
1.6.1.3 Directiva de máquinas 12
1.6.2 Conformidad con UL 12
1.6.3 Conformidad con C-Tick 12
1.6.4 Conformidad marina 12
1.7 Instrucciones de eliminación
1.8 Seguridad
2 Seguridad
9
9
9
9
10
11
11
13
13
14
2.1 Símbolos de seguridad
2.2 Personal cualificado
2.3 Medidas de seguridad
3 Principios básicos de funcionamiento
3.1 General
3.2 Descripción del funcionamiento
3.3 Secuencia de funcionamiento
3.3.1 Sección del rectificador 16
3.3.2 Sección intermedia 16
3.3.3 Sección del inversor 16
3.3.4 Opción de freno 16
3.3.5 Carga compartida 17
3.4 Interfaz de control
3.5 Esquema del cableado
3.6 Controladores
3.6.1 Principio de control 20
3.6.2 FC 301 frente a FC 302 Principio de control 21
3.6.3 Estructura de control en VVC
plus
14
14
14
16
16
16
16
17
18
20
22
3.6.4 Estructura de control de flujo sin realimentación (solo FC 302) 23
3.6.5 Estructura de control en flujo con realimentación del motor (solo FC 302) 24
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Índice Guía de diseño de
3.6.6 PID 25
3.6.6.1 Control de PID de velocidad 25
3.6.6.2 Ajuste del control de PID de velocidad 28
3.6.6.3 Control de PID de procesos 28
3.6.6.4 Control de PID avanzado 30
3.6.7 Control de intensidad interno en modo VVC
3.6.8 Control local (Hand On) y remoto (Auto On) 30
plus
30
3.7 Manejo de referencias
3.7.1 Referencias 32
3.7.2 Límites referencia 34
3.7.3 Escalado de referencias internas y referencias de bus 35
3.7.4 Escalado de referencias de impulsos y analógicas y realimentación 35
3.7.5 Banda muerta alrededor de cero 36
4 Funciones del producto
4.1 Funciones de funcionamiento automatizadas
4.1.1 protección ante cortocircuitos 40
4.1.2 Protección contra sobretensión 40
4.1.3 Detección de que falta una fase del motor 41
4.1.4 Detección de desequilibrio de fase de red 41
4.1.5 Conmutación en la salida 41
4.1.6 Protección contra sobrecargas 41
4.1.7 Protección rotor bloqueado 41
4.1.8 Reducción de potencia automática 41
4.1.9 Optimización automática de energía 42
32
40
40
4.1.10 Modulación automática de frecuencia de conmutación 42
4.1.11 Reducción de potencia automática para una frecuencia portadora alta 42
4.1.12 Rendimiento de fluctuación de potencia 42
4.1.13 Amortiguación de resonancia 42
4.1.14 Ventiladores controlados por temperatura 42
4.1.15 Conformidad con EMC 43
4.1.16 Aislamiento galvánico de los terminales de control 43
4.2 Funciones de aplicación personalizadas
43
4.2.1 Adaptación automática del motor 43
4.2.2 Protección térmica del motor 43
4.2.3 Corte de red 44
4.2.4 Controlador PID integrado 44
4.2.5 Rearranque automático 45
4.2.6 Función de Motor en giro 45
4.2.7 Par completo a velocidad reducida 45
4.2.8 Bypass de frecuencia 45
2 Danfoss A/S © Rev. 04-04-2014 Reservados todos los derechos. MG33BF05
Índice Guía de diseño de
4.2.9 Precalentador del motor 45
4.2.10 4 ajustes programables 45
4.2.11 Frenado dinámico 45
4.2.12 Control de freno mecánico de lazo abierto 46
4.2.13 Control de freno mecánico de lazo cerrado / freno mecánico de elevación 47
4.2.14 Smart Logic Control (SLC) 48
4.2.15 Desconexión segura de par 49
4.3 VLT® FlexConcept® de Danfoss
5 Integración del sistema
5.1 Condiciones ambientales de funcionamiento
5.1.1 Humedad 50
5.1.2 Temperatura 50
5.1.3 Temperatura y refrigeración 50
5.1.4 Reducción de potencia manual 51
5.1.4.1 Reducción de potencia en función del funcionamiento a velocidad lenta 51
5.1.4.2 Reducción de potencia debido a la baja presión atmosférica 51
5.1.5 Ruido acústico 52
5.1.6 Vibración y golpe 52
5.1.7 Entornos agresivos 52
5.1.7.1 Gases 52
5.1.7.2 Exposición al polvo 53
5.1.7.3 Entornos potencialmente explosivos 53
5.1.8 Mantenimiento 54
5.1.9 Almacenamiento 54
49
50
50
5.2 Aspectos generales de la EMC
5.2.1 Resultados de las pruebas de EMC 56
5.2.2 Requisitos en materia de emisiones 57
5.2.3 Requisitos de inmunidad 57
5.2.4 Aislamiento del motor 58
5.2.5 Corrientes en los cojinetes del motor 59
5.3 Interferencia de la red de alimentación / armónicos
5.3.1 El efecto de los armónicos en un sistema de distribución de potencia 60
5.3.2 Normas y requisitos de limitación armónica 60
5.3.3 Mitigación de armónicos 61
5.3.4 Cálculo de armónicos 61
5.4 Aislamiento galvánico (PELV)
5.4.1 PELV: tensión de protección muy baja 61
5.5 Funciones de freno
5.5.1 Selección de resistencia de freno 62
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54
59
61
62
Índice Guía de diseño de
6 Especificaciones de los productos
6.1 Datos eléctricos
6.1.1 Alimentación de red 200-240 V 65
6.1.2 Alimentación de red 380-500 V 68
6.1.3 Alimentación de red 525-600 V (solo FC 302) 71
6.1.4 Alimentación de red 525-690 V (solo FC 302) 74
6.2 Especificaciones generales
6.2.1 Alimentación de red 77
6.2.2 Salida del motor y datos del motor 77
6.2.3 Condiciones ambientales 78
6.2.4 Especificaciones del cable 78
6.2.5 Entrada / Salida de control y datos de control 78
6.2.6 Reducción de potencia en función de la temperatura ambiente 82
6.2.6.1 Reducción de potencia en función de la temperatura ambiente, tipo de protección A 82
6.2.6.2 Reducción de potencia en función de la temperatura ambiente, tipo de protección B 82
6.2.6.3 Reducción de potencia en función de la temperatura ambiente, tipo de protección C 85
65
65
77
6.2.7 Valores medidos para la prueba dU/dt 88
6.2.8 Rendimiento 91
6.2.9 Ruido acústico 91
7 Procedimiento para realizar pedidos
7.1 Configurador de convertidores de frecuencia
7.1.1 Código descriptivo 92
7.1.2 Idioma 94
7.2 Números de pedido
7.2.1 Opciones y accesorios 95
7.2.2 Repuestos 97
7.2.3 Bolsa de accesorios 97
7.2.4 VLT AutomationDrive FC 301 98
7.2.5 Resistencias de freno para FC 302 101
7.2.6 Otras resistencias de freno de conjunto plano 107
7.2.7 Filtros armónicos 108
7.2.8 Filtros sinusoidales 110
7.2.9 Filtros dU/dt 112
92
92
95
8 Instalación mecánica
8.1 Seguridad
8.2 Dimensiones mecánicas
4 Danfoss A/S © Rev. 04-04-2014 Reservados todos los derechos. MG33BF05
114
114
114
Índice Guía de diseño de
8.2.1 Montaje mecánico 117
8.2.1.1 Separación 117
8.2.1.2 Montaje en pared 117
9 Instalación eléctrica
9.1 Seguridad
9.2 Cables
9.2.1 Par de apriete 120
9.2.2 Orificios de entrada 121
9.2.3 Apriete de la cubierta tras realizar las conexiones 125
9.3 Conexión de red
9.3.1 Fusibles y magnetotérmicos 129
9.3.1.1 Fusibles 129
9.3.1.2 Recomendaciones 129
9.3.1.3 Cumplimiento de la normativa CE 130
9.3.1.4 Conformidad con UL 133
9.4 Conexión del motor
9.5 Protección de corriente de fuga a tierra
9.6 Conexiones adicionales
9.6.1 Relé 142
9.6.2 Desconectores y contactores 143
119
119
120
125
138
141
142
9.6.3 Carga compartida 144
9.6.4 Resistencia de freno 144
9.6.5 Software para PC 144
9.6.5.1 MCT 10 145
9.6.5.2 MCT 31 145
9.6.5.3 Software de cálculo de armónicos (HCS) 145
9.7 Información adicional del motor
9.7.1 Cable de motor 146
9.7.2 Conexión de motores múltiples 146
9.8 Seguridad
9.8.1 Prueba de alta tensión 149
9.8.2 Conexión a tierra EMC 149
9.8.3 Instalación conforme a ADN 149
10 Ejemplos de aplicaciones
10.1 Aplicaciones empleadas comúnmente
10.1.1 Sistema de convertidor de lazo cerrado 155
10.1.2 Programación de límite de par y parada 155
146
149
150
150
10.1.3 Programación del control de velocidad 156
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Índice Guía de diseño de
11 Opciones y accesorios
11.1 Opciones de comunicación
11.2 E/S, opciones de realimentación y seguridad
11.2.1 VLT® General Purpose I/O Module MCB 101 158
11.2.2 Opción del encoder VLT® MCB 102 160
11.2.3 Opción de resolver VLT® MCB 103 162
11.2.4 VLT® Relay Card MCB 105 164
11.2.5 Opción VLT® Safe PLC Interface MCB 108 166
11.2.6 VLT® PTC Thermistor Card MCB 112 167
11.2.7 VLT® Extended Relay Card MCB 113 169
11.2.8 Opción VLT® Sensor Input MCB 114 170
11.2.9 VLT® Safe Option MCB 15x 172
11.2.10 Adaptador VLT® de opciones C MCF 106 175
11.3 Opciones de control de movimiento
11.4 Accesorios
11.4.1 Resistencias de freno 177
11.4.2 Filtros sinusoidales 177
158
158
158
175
177
11.4.3 Filtros dU/dt 178
11.4.4 Filtros de modo común 178
11.4.5 Filtros armónicos 178
11.4.6 Kit de protección IP21 / Tipo 1 178
11.4.7 Kit de montaje remoto para LCP 180
11.4.8 Soporte de montaje para tipos de protección A5, B1, B2, C1 y C2 181
12 Instalación y ajuste RS-485
12.1 Instalación y configuración de
12.1.1 Descripción general 183
12.2 Conexión de red
12.3 Terminación de bus
12.4 Instalación y ajuste RS-485
12.5 Aspectos generales del protocolo FC
12.6 Configuración de red
12.7 Estructura de formato de mensajes del protocolo FC
12.7.1 Contenido de un carácter (byte) 185
12.7.2 Estructura de telegramas 185
183
183
184
184
184
185
185
185
12.7.3 Longitud del telegrama (LGE) 186
12.7.4 Dirección del convertidor de frecuencia (ADR) 186
12.7.5 Byte de control de datos (BCC) 186
12.7.6 El campo de datos 187
6 Danfoss A/S © Rev. 04-04-2014 Reservados todos los derechos. MG33BF05
Índice Guía de diseño de
12.7.7 El campo PKE 188
12.7.8 Número de parámetro (PNU) 188
12.7.9 Índice (IND) 188
12.7.10 Valor de parámetro (PWE) 188
12.7.11 Tipos de datos admitidos 189
12.7.12 Conversión 189
12.7.13 Códigos de proceso (PCD) 189
12.8 Ejemplos
12.8.1 Escritura del valor de un parámetro. 190
12.8.2 Lectura del valor de un parámetro 190
12.9 Visión general de Modbus RTU
12.9.1 Requisitos previos 190
12.9.2 Conocimientos previos necesarios 190
12.9.3 Visión general de Modbus RTU 190
12.9.4 Convertidor de frecuencia con Modbus RTU 191
12.10 Configuración de red
12.11 Estructura de formato de mensaje de Modbus RTU
12.11.1 Convertidor de frecuencia con Modbus RTU 191
12.11.2 Estructura de mensaje Modbus RTU 192
12.11.3 Campo de arranque / parada 192
12.11.4 Campo de dirección 192
12.11.5 Campo de función 192
12.11.6 Campo de datos 192
12.11.7 Campo de comprobación CRC 193
190
190
191
191
12.11.8 Direccionamiento de registros de bobinas 193
12.11.9 Cómo controlar el convertidor de frecuencia 194
12.11.10 Códigos de función admitidos por Modbus RTU 194
12.11.11 Códigos de excepción Modbus 195
12.12 Cómo acceder a los parámetros
12.12.1 Gestión de parámetros 195
12.12.2 Almacenamiento de datos 195
12.12.3 IND (índice) 195
12.12.4 Bloques de texto 195
12.12.5 Factor de conversión 196
12.12.6 Valores de parámetros 196
12.13 (Danfoss) Perfil de control FC
12.13.1 Código de control según el perfil FC (8-10 Trama control = perfil FC) 196
12.13.2 Código de estado según el perfil FC (STW) (8-10 Trama control = perfil FC) 198
12.13.3 Valor de referencia de velocidad de bus 199
12.13.4 Código de control de acuerdo con el perfil de PROFIdrive (CTW) 200
195
196
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Índice Guía de diseño de
12.13.5 Código de estado según el perfil de PROFIdrive (STW) 201
Índice
203
8 Danfoss A/S © Rev. 04-04-2014 Reservados todos los derechos. MG33BF05
Introducción Guía de diseño de
1 Introducción
1
1
1.1 Propósito de la Guía de diseño
La Guía de diseño proporciona la información necesaria
para integrar el convertidor de frecuencia en diversas
aplicaciones.
VLT® es una marca registrada.
1.2 Recursos adicionales
Tiene a su disposición otros recursos para comprender la
programación, el funcionamiento y las directivas de
cumplimiento del convertidor de frecuencia.
Este manual de funcionamiento ofrece información
•
detallada acerca de la instalación y el arranque
del convertidor de frecuencia.
La Guía de programación proporciona información
•
detallada sobre cómo trabajar con parámetros y
muchos ejemplos de aplicación.
El Manual de funcionamiento de la desconexión
•
segura de par VLT
convertidores de frecuencia de (Danfoss) en
aplicaciones de seguridad funcional.
En (Danfoss) podrá obtener publicaciones y
•
manuales complementarios. Consulte
danfoss.com/Product/Literature/Technical
+Documentation.htm para ver un listado.
El equipo opcional disponible podría cambiar
•
alguna información descrita en estas publicaciones. Asegúrese de leer las instrucciones
suministradas con las opciones para los requisitos
específicos.
Póngase en contacto con el proveedor de (Danfoss) o
visite www.danfoss.com para obtener información más
detallada.
®
describe cómo utilizar los
1.3
Abreviaturas, símbolos y convenciones
Convenciones
Las listas numeradas indican procedimientos.
Las listas de viñetas indican otra información y descripción
de ilustraciones.
El texto en cursiva indica
referencia cruzada
•
enlace
•
nota a pie de página
•
nombre del parámetro, nombre del grupo de
•
parámetros, opción del parámetro
60° AVM Modulación asíncrona de vectores de 60º
A Amperio
CA Corriente alterna
AD Descarga por el aire
AI Entrada analógica
AMA Adaptación automática del motor
AWG Calibre de cables estadounidense
°C
CD Descarga constante
CM Modo común
CT Par constante
CC Corriente continua
DI Entrada digital
DM Modo diferencial
D-TYPE Depende del convertidor de frecuencia
EMC Compatibilidad electromagnética
ETR Relé termoelectrónico
f
JOG
f
M
f
MAX
f
MIN
f
M,N
FC Convertidor de frecuencia
g Gramo
Hiperface®Hiperface® es una marca registrada de Stegmann
CV Caballos de vapor
HTL Impulsos del encoder HTL (10-30 V), (High-voltage
Hz Hercio
I
INV
I
LÍM
I
M,N
I
VLT,MÁX.
Grados Celsius
La frecuencia del motor cuando se activa la función
de velocidad fija
Frecuencia del motor
La frecuencia de salida máxima que el convertidor
de frecuencia aplica a su salida.
La frecuencia mínima del motor del convertidor de
frecuencia.
Frecuencia nominal del motor
Transistor Logic)
Intensidad nominal de salida del convertidor
Límite de intensidad
Corriente nominal del motor
Intensidad máxima de salida
MG33BF05 Danfoss A/S © Rev. 04-04-2014 Reservados todos los derechos. 9
Introducción
Guía de diseño de
1
I
VLT,N
kHz Kilohercio
LCP Panel de control local
lsb Bit menos significativo
m Metro
mA Miliamperio
MCM Mille Circular Mil, unidad norteamericana de
MCT Herramienta de control de movimiento
mH Milihenrio (inductancia)
min Minuto
ms Milisegundo
msb Bit más significativo
η
VLT
nF Nanofaradio
NLCP Panel de control local numérico
Nm Newton metro
n
s
Parámetros
en
línea / fuera
de línea
P
br,cont.
PCB Placa de circuito impreso
PCD Datos de proceso
PELV Tensión de protección muy baja
P
m
P
M,N
Motor PM Motor de magnetización permanente
PID de
proceso
R
br,nom
RCD Dispositivo de corriente diferencial
Regen Terminales regenerativos
R
min
RMS Raíz cuadrática media
r/min Revoluciones por minuto
R
rec
s Segundo
SFAVM Modulación asíncrona de vectores orientada al flujo
STW Código de estado
SMPS Fuente de alimentación del modo de conmutación
THD Distorsión armónica total
T
LÍM
Corriente nominal de salida suministrada por el
convertidor de frecuencia
sección de cables
Rendimiento del convertidor de frecuencia definido
como la relación entre la potencia de salida y la
potencia de entrada
Velocidad del motor síncrono
Los cambios realizados en los parámetros en línea
se activan inmediatamente después de cambiar el
valor de dato.
Potencia nominal de la resistencia de freno
(potencia media durante el frenado continuo)
Potencia nominal de salida del convertidor de
frecuencia como HO
Potencia nominal del motor
El controlador PID mantiene la velocidad, presión,
temperatura, etc., deseados
El valor de resistencia nominal que garantiza una
potencia de frenado en el eje del motor de
150/160 % durante 1 minuto
Valor de resistencia de freno mínima permitida por
el convertidor de frecuencia
Valor de la resistencia y resistencia de la resistencia
de freno
del estátor
Límite de par
TTL Impulsos del encoder TTL (5 V) (Transistor
Transistor Logic)
U
M,N
V Voltios
VT Par variable
plus
VVC
Tabla 1.1 Abreviaturas
Tensión nominal del motor
Control vectorial de la tensión
En este documento se utilizan los siguientes símbolos:
ADVERTENCIA
Indica situaciones potencialmente peligrosas que pueden
producir lesiones graves o incluso la muerte.
PRECAUCIÓN
Indica una situación potencialmente peligrosa que puede
producir lesiones leves o moderadas. También puede
utilizarse para alertar contra prácticas inseguras.
AVISO!
Indica información importante, entre la que se incluyen
situaciones que pueden producir daños en el equipo u
otros bienes.
1.4 Definiciones
Inercia
El eje del motor se encuentra en modo libre. Sin par en el
motor.
Resistencia de freno
La resistencia de freno es un módulo capaz de absorber la
potencia de frenado generada durante el frenado regenerativo. Esta potencia de frenado regenerativo aumenta la
tensión del circuito intermedio y un chopper de frenado
garantiza que la potencia se transmita a la resistencia de
freno.
Características de par constante (CT)
Características de par constante utilizadas para todas las
aplicaciones, como cintas transportadoras, bombas de
desplazamiento y grúas.
Inicialización
Si se lleva a cabo una inicialización (14-22 Modo funcionamiento), el convertidor de frecuencia vuelve a los ajustes
predeterminados.
10 Danfoss A/S © Rev. 04-04-2014 Reservados todos los derechos. MG33BF05
Introducción
Ciclo de trabajo intermitente
Una clasificación de trabajo intermitente es una secuencia
de ciclos de trabajo. Cada ciclo está formado por un
periodo en carga y un periodo sin carga. El funcionamiento puede ser de trabajo periódico o de trabajo no
periódico.
Ajuste
Guardar ajustes de parámetros en cuatro configuraciones
distintas. Cambiar entre estas cuatro configuraciones de
parámetros y editar una mientras otra está activa.
Compensación de deslizamiento
El convertidor de frecuencia compensa el deslizamiento del
motor añadiendo un suplemento a la frecuencia que sigue
a la carga medida del motor, manteniendo la velocidad del
mismo casi constante.
Smart Logic Control (SLC)
El SLC es una secuencia de acciones definidas por el
usuario ejecutadas cuando los eventos asociados definidos
por el usuario son evaluados como verdaderos por el
Controlador Smart Logic. (Grupo de parámetros 13-**
Lógica inteligente.
Bus estándar FC
Incluye el bus RS-485 bus con el protocolo FC o el
protocolo MC. Consulte 8-30 Protocolo.
Termistor
Resistencia que depende de la temperatura y que se
coloca en el punto donde ha de controlarse la temperatura
(convertidor de frecuencia o motor).
Desconexión
Estado al que se pasa en situaciones de fallo; por ejemplo,
si el convertidor de frecuencia se sobrecalienta, o cuando
está protegiendo al motor, al proceso o al mecanismo. Se
impide el rearranque hasta que desaparece la causa del
fallo y se anula el estado de desconexión mediante la
activación del reinicio o, en algunos casos, mediante la
programación de un reinicio automático. No debe utilizarse
la desconexión para la seguridad personal.
Bloqueo por alarma
Estado al que se pasa en situaciones de fallo cuando el
convertidor de frecuencia está protegiéndose a sí mismo y
requiere una intervención física; por ejemplo, si el
convertidor de frecuencia se cortocircuita en la salida. Un
bloqueo por alarma solo puede cancelarse cortando la
alimentación, eliminando la causa del fallo y volviendo a
conectar el convertidor de frecuencia. Se impide el
rearranque hasta que se cancela el estado de desconexión
mediante la activación del reinicio o, en algunos casos,
mediante la programación del reinicio automático. No
debe utilizarse la desconexión para la seguridad personal.
Características de VT
Características de par variable utilizadas en bombas y
ventiladores.
Guía de diseño de
Factor de potencia
El factor de potencia real (lambda) tiene en cuenta todos
los armónicos y siempre es inferior al factor de potencia
(cosphi), que solo tiene en cuenta los primeros armónicos
de la corriente y la tensión.
P
kW
Uλ x Iλ x
cos
cosϕ=
Cosphi también se conoce como el factor de potencia de
desplazamiento.
Tanto lambda como cosphi se indican para los convertidores de frecuencia Danfoss VLT® en el
capétulo 6.2.1 Alimentación de red.
El factor de potencia indica hasta qué punto el convertidor
de frecuencia impone una carga a la alimentación de red.
Cuanto menor es el factor de potencia, mayor es I
el mismo rendimiento en kW.
Además, un factor de potencia elevado indica que las
distintas corrientes armónicas son bajas.
Todos los convertidores de frecuencia de (Danfoss) tienen
bobinas de CC integradas en el enlace de CC para producir
un factor de potencia alto y para reducir el THD en la
alimentación de red.
1.5
Este manual se revisa y se actualiza de forma periódica. Le
agradecemos cualquier sugerencia de mejoras. La Tabla 1.2
muestra las versiones de documento y software.
Edición Comentarios Versión de software
MG33BFxx Sustituye a MG33BExx 6.72
Tabla 1.2 Versión de documento y software
1.6
Los convertidores de frecuencia están diseñados conforme
a las directivas descritas en este apartado.
1.6.1
La marca CE (Comunidad Europea) indica que el fabricante
del producto cumple todas las directivas aplicables de la
UE. Las tres directivas de la UE aplicables al diseño y
fabricación de convertidores de frecuencia son la directiva
de tensión baja, la directiva EMC y la directiva de
máquinas (para unidades con función de seguridad
integrada).
El propósito de la marca CE es el de eliminar las barreras
técnicas para el comercio libre entre los países de la CE y
la EFTA, dentro de la ECU. La marca CE no regula la
calidad del producto. Las especificaciones técnicas no
pueden deducirse de la marca CE.
=
P
kVA
Versión de documento y software
Cumplimiento de las normas
Marca CE
Uλ x Iλ
ϕ
para
RMS
1
1
MG33BF05 Danfoss A/S © Rev. 04-04-2014 Reservados todos los derechos. 11
Introducción
Guía de diseño de
1
1.6.1.1 Directiva de baja tensión
Los convertidores de frecuencia están clasificados como
componentes electrónicos y deben contar con la marca CE
según la directiva de baja tensión. Esta directiva se aplica a
todos los equipos eléctricos en el rango de tensión de
50-1000 V CA y 75-1600 V CC.
La directiva exige que el diseño del equipo debe asegurar
que no se pongan en peligro la seguridad ni la salud de
las personas y del ganado y que el valor del material se
conserve hasta que el equipo esté instalado correctamente,
mantenido y se use conforme a lo previsto. Las marcas CE
de (Danfoss) cumplen con la directiva de baja tensión y
ofrecen una declaración de conformidad si así se solicita.
1.6.1.2
La compatibilidad electromagnética (EMC) significa que las
interferencias electromagnéticas entre aparatos no afectan
a su rendimiento. Los requisitos de protección básicos de
la directiva EMC 2004/108/CE indican que los dispositivos
que generan interferencias electromagnéticas (EMI) o los
dispositivos cuyo funcionamiento se pueda ver afectado
por las EMI deben diseñarse para limitar la generación de
interferencias electromagnéticas y deben tener un grado
adecuado de inmunidad a las EMI cuando se instalan
correctamente, se mantienen y se usan conforme a lo
previsto.
Un convertidor de frecuencia se puede utilizar como
dispositivo independiente o como parte de una instalación
más compleja. Los dispositivos que se utilizan independientemente o como parte de un sistema deben disponer
de la marca CE. Los sistemas no deben tener la marca CE
pero deben cumplir con los requisitos de protección
básicos de la directiva EMC.
Directiva EMC
La directiva de máquinas 2006/42/CE cubre una máquina
que consta de un conjunto de componentes o dispositivos
interconectados de los cuales al menos uno es capaz de
realizar un movimiento mecánico. La directiva exige que el
diseño del equipo debe asegurar que no se pongan en
peligro la seguridad ni la salud de las personas y del
ganado y que el valor del material se conserve hasta que
el equipo esté instalado correctamente, mantenido y se
use conforme a lo previsto.
Cuando los convertidores de frecuencia se utilizan en
máquinas con al menos una parte móvil, el fabricante de
la máquina debe proporcionar una declaración que
exponga que cumple con todas las normas y medidas de
seguridad relevantes. Las marcas CE de (Danfoss) cumplen
con la directiva de máquinas para convertidores de
frecuencia con una función de seguridad integrada y
ofrecen una declaración de conformidad si así se solicita.
Conformidad con UL
1.6.2
Homologación de UL
Ilustración 1.1 UL
AVISO!
Los convertidores de frecuencia con tipo de protección
T7 (525-690 V) no disponen de certificado para UL.
El convertidor de frecuencia cumple los requisitos de la
norma UL508C de retención de memoria térmica. Si desea
obtener más información, consulte el apartado Protección
térmica del motor en la Guía de diseño.
1.6.1.3
Los convertidores de frecuencia se clasifican como
componentes electrónicos sujetos a la directiva de baja
tensión, aunque los convertidores de frecuencia con una
función de seguridad integrada deben cumplir con la
directiva de máquinas 2006/42/CE. Los convertidores de
frecuencia sin función de seguridad no se incluyen en la
directiva de máquinas. Si un convertidor de frecuencia está
integrado en un sistema de maquinaria, (Danfoss)
proporciona información sobre los aspectos de seguridad
relativos al convertidor.
12 Danfoss A/S © Rev. 04-04-2014 Reservados todos los derechos. MG33BF05
Directiva de máquinas
Conformidad con C-Tick
1.6.3
1.6.4 Conformidad marina
Para conocer la conformidad con el acuerdo europeo
relativo al transporte internacional de mercancías
peligrosas por vías navegables (ADN), consulte
capétulo 9.8.3 Instalación conforme a ADN.
Introducción Guía de diseño de
1.7 Instrucciones de eliminación
No deseche equipos que contienen
componentes eléctricos junto con los
desperdicios domésticos.
Deben recogerse de forma selectiva según
la legislación local vigente.
Tabla 1.3 Instrucciones de eliminación
1.8 Seguridad
Los convertidores de frecuencia contienen componentes
de alta tensión y pueden ser mortales si se utilizan
incorrectamente. Solo técnicos formados deben instalar y
hacer funcionar el equipo. No se debe intentar realizar
actividades de reparación sin desconectar primero la
alimentación del convertidor de frecuencia y esperar el
tiempo necesario para que la energía eléctrica almacenada
se disipe.
Consulte el Manual de funcionamiento, suministrado con la
unidad y disponible en línea para:
tiempo de descarga e
•
instrucciones de seguridad detalladas y
•
advertencias.
Es obligatorio seguir estrictamente las precauciones y
avisos para que el convertidor de frecuencia tenga un
funcionamiento seguro.
1
1
MG33BF05 Danfoss A/S © Rev. 04-04-2014 Reservados todos los derechos. 13
Seguridad Guía de diseño de
2 Seguridad
22
2.1 Símbolos de seguridad
2.3
Medidas de seguridad
En este documento se utilizan los siguientes símbolos:
ADVERTENCIA
Indica situaciones potencialmente peligrosas que pueden
producir lesiones graves o incluso la muerte.
PRECAUCIÓN
Indica una situación potencialmente peligrosa que puede
producir lesiones leves o moderadas. También puede
utilizarse para alertar contra prácticas inseguras.
AVISO!
Indica información importante, entre la que se incluyen
situaciones que pueden producir daños en el equipo u
otros bienes.
2.2 Personal cualificado
Se precisan un transporte, un almacenamiento, una
instalación, un funcionamiento y un mantenimiento
correctos y fiables para que el convertidor de frecuencia
funcione de un modo seguro y sin ningún tipo de
problemas. Este equipo únicamente puede ser manejado o
instalado por personal cualificado.
El personal cualificado es aquel personal formado que está
autorizado a instalar, poner en marcha y efectuar el
mantenimiento de equipos, sistemas y circuitos de acuerdo
con la legislación y la regulación vigente. Además, el
personal debe estar familiarizado con las instrucciones y
medidas de seguridad descritas en este documento.
ADVERTENCIA
ALTA TENSIÓN
Los convertidores de frecuencia contienen tensiones
altas cuando están conectados a una potencia de
entrada de red de CA. En caso de que la instalación, el
arranque y el mantenimiento no fueran efectuados por
personal cualificado, podrían causarse lesiones graves o
incluso la muerte.
La instalación, puesta en marcha y manteni-
•
miento solo deben realizarlos personal
cualificado.
ADVERTENCIA
ARRANQUE ACCIDENTAL
Cuando el convertidor de frecuencia se conecta a la red
de CA, el motor podría arrancar en cualquier momento,
ocasionando el riesgo de sufrir lesiones graves o incluso
la muerte, así como daños al equipo u otros objetos. El
motor puede arrancarse mediante un interruptor
externo, un comando de bus serie, una señal de
referencia de entrada desde el LCP o por la eliminación
de una condición de fallo.
1. Desconecte el convertidor de frecuencia de la
red cuando así lo dicten las consignas de
seguridad personal para evitar arranques
accidentales del motor.
2. Pulse [Off] en el LCP antes de programar los
parámetros.
3. El convertidor de frecuencia, el motor y los
equipos accionados deben estar listos para
funcionar cuando se conecte el convertidor de
frecuencia a la red de CA.
14 Danfoss A/S © Rev. 04-04-2014 Reservados todos los derechos. MG33BF05
Seguridad Guía de diseño de
ADVERTENCIA
TIEMPO DE DESCARGA
El convertidor de frecuencia contiene condensadores de
enlace de CC, que pueden seguir cargados incluso si el
convertidor de frecuencia está apagado. Si después de
desconectar la alimentación no espera el tiempo especificado antes de realizar cualquier reparación o tarea de
mantenimiento, se pueden producir lesiones graves o
incluso la muerte.
1. Pare el motor.
2. Desconecte la red de CA, los motores de
magnetización permanente y las fuentes de
alimentación de enlace de CC remotas, entre las
que se incluyen baterías de emergencia, SAI y
conexiones de enlace de CC a otros convertidores de frecuencia.
3. Espere a que los condensadores se descarguen
por completo antes de efectuar actividades de
mantenimiento o reparación. La duración del
tiempo de espera se especifica en la Tabla 2.1.
Tensión [V] Tiempo de espera mínimo (minutos)
4 7 15
200-240 0,25-3,7 kW 5,5-37 kW
380-500 0,25-7,5 kW 11-75 kW
525-600 0,75-7,5 kW 11-75 kW
525-690 1,5-7,5 kW 11-75 kW
Puede haber tensión alta presente aunque las luces del
indicador LED de advertencia estén apagadas.
ADVERTENCIA
PELIGRO DEL EQUIPO
El contacto con ejes de rotación y equipos eléctricos
puede provocar lesiones graves o la muerte.
Asegúrese de que la instalación, el arranque y
•
el mantenimiento lo lleve a cabo únicamente
personal formado y cualificado.
Asegúrese de que los trabajos eléctricos
•
cumplan con los códigos eléctricos nacionales y
locales.
Siga los procedimientos de este manual.
•
PRECAUCIÓN
AUTORROTACIÓN
El giro accidental de los motores de magnetización
permanente podría provocar lesiones y daños materiales.
Asegúrese de que los motores de magneti-
•
zación permanente estén bloqueados para
evitar un giro accidental.
PRECAUCIÓN
POSIBLE PELIGRO EN CASO DE FALLO INTERNO
Existe el riesgo de sufrir lesiones personales cuando el
convertidor de frecuencia no está correctamente cerrado.
Antes de suministrar electricidad, asegúrese de
•
que todas las cubiertas de seguridad están
colocadas y fijadas de forma segura.
2 2
Tabla 2.1 Tiempo de descarga
ADVERTENCIA
PELIGRO DE CORRIENTE DE FUGA
Las corrientes de fuga superan los 3,5 mA. No efectuar la
toma de tierra correcta del convertidor de frecuencia
podría ser causa de lesiones graves e incluso muerte.
La toma a tierra correcta del equipo debe estar
•
garantizada por un instalador eléctrico
certificado.
MG33BF05 Danfoss A/S © Rev. 04-04-2014 Reservados todos los derechos. 15
Principios básicos de funci...
Guía de diseño de
3 Principios básicos de funcionamiento
3.1 General
33
Este capítulo ofrece una visión general de los conjuntos
principales y los circuitos del convertidor de frecuencia. Su
propósito es describir las funciones eléctricas internas y de
procesamiento de señal. También se incluye una
descripción de la estructura de control interna.
Además, se describen las funciones opcionales y automatizadas del convertidor de frecuencia disponibles para
diseñar sistemas operativos sólidos con un control
sofisticado y un rendimiento de información de estado.
3.2 Descripción del funcionamiento
El convertidor de frecuencia suministra una cantidad
regulada de alimentación de CA a un motor de inducción
trifásico estándar con el fin de controlar la velocidad del
mismo. El convertidor de frecuencia suministra frecuencia y
tensión variables al motor.
El convertidor de frecuencia está dividido en cuatro
módulos principales.
Rectificador
•
Circuito intermedio
•
Inversor
•
Control y regulación
•
En el capétulo 3.3 Secuencia de funcionamiento, estos
módulos se tratan con más detalle y se describe cómo las
señales de potencia y control se mueven dentro del
convertidor de frecuencia.
3.3 Secuencia de funcionamiento
3.3.1 Sección del rectificador
Cuando se conecta por primera vez la alimentación al
convertidor de frecuencia, esta entra a través de los
terminales de entrada (L1, L2 y L3) y en la opción de
desconexión y / o filtro RFI, en función de la configuración
de la unidad.
3.3.2 Sección intermedia
A continuación de la sección del rectificador, la tensión
pasa a la sección intermedia. Esta tensión rectificada es
suavizada por un circuito de filtro sinusoidal, que se
compone del inductor de bus de CC y del banco de
condensadores del bus de CC.
El inductor del bus de CC proporciona impedancia en serie
a la intensidad cambiante. Esto ayuda al proceso de
filtrado reduciendo la distorsión armónica a la forma de
onda de la corriente CA de entrada, normalmente
inherente en los circuitos rectificadores.
Sección del inversor
3.3.3
En la sección del inversor, una vez estén presentes un
comando de ejecución y una referencia de velocidad, los
IGBT comienzan a conmutar para crear la onda de salida.
Esta forma de onda, generada por el principio PWM VVC
de (Danfoss) en la tarjeta de control, proporciona un
rendimiento óptimo y pérdidas mínimas en el motor.
plus
Opción de freno
3.3.4
En los convertidores de frecuencia equipados con la
opción de freno dinámico se incluye un IGBT del freno
junto con los terminales 81(R-) y 82(R+) para la conexión
de una resistencia de freno externa.
La función del IGBT del freno consiste en limitar la tensión
del circuito intermedio cuando se exceda el límite de
tensión máxima. Esto lo realiza conmutando la resistencia
montada externamente a través del bus de CC para
eliminar el exceso de tensión de CC presente en los
condensadores del bus. El exceso de tensión del bus de CC
suele ser el resultado de una carga descontrolada que
produce que la energía regenerativa vuelva al bus de CC.
Esto ocurre, por ejemplo, cuando la carga controla al
Ilustración 3.1 lógica de control interno
16 Danfoss A/S © Rev. 04-04-2014 Reservados todos los derechos. MG33BF05
motor, haciendo que la tensión regrese al circuito de bus
de CC.
Principios básicos de funci... Guía de diseño de
Colocar externamente la resistencia de freno tiene las
ventajas de seleccionar la resistencia en base a las
necesidades de la aplicación, disipar la energía fuera del
panel de control y proteger al convertidor de sobrecalentamiento si la resistencia de freno está sobrecargada.
La señal de puerta del IGBT del freno se origina en la
tarjeta de control y se envía al IGBT de freno mediante la
tarjeta de potencia y la tarjeta de accionamiento de
puerta. Adicionalmente, las tarjetas de alimentación y
control vigilan el IGBT y la resistencia del freno por si se
producen cortocircuitos y sobrecargas.
Carga compartida
3.3.5
Las unidades con la opción de carga compartida integrada
contienen terminales (+) 89 CC y (–) 88 CC. Dentro del
convertidor de frecuencia, estos terminales se conectan al
bus de CC enfrente del reactor del enlace de CC y los
condensadores del bus.
El uso de los terminales de carga compartida puede
adoptar dos configuraciones diferentes.
En un método, los terminales se utilizan para enlazar los
circuitos de bus de CC de múltiples convertidores de
frecuencia. Esto permite que una unidad en modo regenerativo comparta su exceso de tensión de bus con otra
unidad que está haciendo funcionar un motor. La carga
compartida de esta forma puede reducir la necesidad de
resistencias de freno dinámicas externas, al tiempo que se
ahorra energía. En teoría, el número de unidades que
pueden ser conectadas de este modo es infinito; no
obstante, todas las unidades deben tener la misma clasificación de tensión. Adicionalmente, y en función del
tamaño y del número de unidades, puede ser necesario
instalar bobinas y fusibles de CC en las conexiones del
enlace de CC, y reactores de CA en la red. Cualquier
intento de realizar una configuración de este tipo requiere
consideraciones específicas y no debe realizarse sin
consultar primero con el departamento de ingeniería de
aplicación de (Danfoss).
3.4
Interfaz de control
3.4.1 Principio de control
El convertidor de frecuencia recibe entrada de control de
varias fuentes.
Panel de control local (modo manual)
•
Terminales de control analógicos programables,
•
digitales y analógicos / digitales (modo
automático)
Los puertos RS-485, USB o de comunicación en
•
serie (modo automático)
Cuando están cableados y programados adecuadamente,
los terminales de control proporcionan realimentación,
referencia y otras señales de entrada al convertidor de
frecuencia; el estado de salida y las condiciones de fallos
del convertidor de frecuencia, relés para hacer funcionar el
equipo auxiliar e interfaz de comunicación serie. También
se proporcionan 24 V convencionales. Los terminales de
control se pueden programar para varias funciones
seleccionando opciones de parámetros mediante el panel
de control local (LCP) en la parte frontal de la unidad o las
fuentes externas. La mayor parte del cableado de control
es suministrado por el cliente a no ser que se solicite a
fábrica.
3 3
En el segundo método, el convertidor de frecuencia es
alimentado exclusivamente desde una fuente de CC. Esto
es un poco mas complicado. Primero, es necesaria una
fuente de CC. Segundo, también es necesario un medio
para realizar una carga suave del bus de CC en el
arranque. Por último, se requiere una fuente de tensión
para alimentar los ventiladores internos de la unidad.
Tampoco debe intentarse realizar una configuración de
este tipo sin consultar previamente con el departamento
de ingeniería de aplicación de (Danfoss).
MG33BF05 Danfoss A/S © Rev. 04-04-2014 Reservados todos los derechos. 17
130BD599.10
3-phase
power
input
DC bus
Switch Mode
Power Supply
Motor
Analog Output
Interface
relay1
relay2
ON=Terminated
OFF=Open
Brake
resistor
91 (L1)
92 (L2)
93 (L3)
PE
88 (-)
89 (+)
50 (+10 V OUT)
53 (A IN)
54 (A IN)
55 (COM A IN)
0/4-20 mA
12 (+24 V OUT)
13 (+24 V OUT)
37 (D IN)
18 (D IN)
20 (COM D IN)
10 V DC
15 mA 130/200 mA
+ - + -
(U) 96
(V) 97
(W) 98
(PE) 99
(COM A OUT) 39
(A OUT) 42
(P RS-485) 68
(N RS-485) 69
(COM RS-485) 61
0 V
5V
S801
0/4-20 mA
RS-485
RS-485
03
+10 V DC
0/-10 V DC -
+10 V DC
+10 V DC
0/4-20 mA
0/-10 V DC-
240 V AC, 2 A
24 V DC
02
01
05
04
06
24 V (NPN)
0 V (PNP)
0 V (PNP)
24 V (NPN)
19 (D IN)
24 V (NPN)
0 V (PNP)
27
24 V
0 V
(D IN/OUT)
0 V (PNP)
24 V (NPN)
(D IN/OUT)
0 V
24 V
29
24 V (NPN)
0 V (PNP)
0 V (PNP)
24 V (NPN)
33 (D IN)
32 (D IN)
1 2
ON
S201
ON
21
S202
ON=0/4-20 mA
OFF=0/-10 V DC +10 V DC
95
P 5-00
21
ON
S801
(R+) 82
(R-) 81
: Chassis
: Ground
**
240 V AC, 2 A
400 V AC, 2 A
*
*
*
Principios básicos de funci...
Guía de diseño de
3.5 Esquema del cableado
33
Ilustración 3.2 Esquema básico del cableado
A = analógico, D = digital
*El terminal 37 (opcional) se utiliza para la desconexión segura de par. Para conocer las instrucciones de instalación de la
desconexión segura de par, consulte el Manual de funcionamiento de la desconexión segura de par para los convertidores de
frecuencia VLT® de (Danfoss). El terminal 37 no está incluido en el FC 301 (excepto con el tipo de protección A1). El relé 2 y
el terminal 29 no tienen ninguna función en el FC 301.
**No conecte el apantallamiento de cables.
18 Danfoss A/S © Rev. 04-04-2014 Reservados todos los derechos. MG33BF05
130BD529.11
1
2
3
4
5
6
7
8
PE
U
V
W
9
L1
L2
L3
PE
10
11
Principios básicos de funci...
Guía de diseño de
3 3
1 PLC 7 Motor, trifásico y PE (apantallada)
2 Convertidor de frecuencia 8 Red, trifásica y PE reforzada (sin apantallar)
3 Contactor de salida 9 Cableado de control (apantallado)
4 Abrazadera de cable 10
5 Aislamiento de cable (pelado)
6 Prensacables
11
Ecualización de potencial mín. 16 mm2 (0,025 in)
Espacio libre entre el cable de control, el cable de motor y el
cable de red: mín. 200 mm
Ilustración 3.3 Conexión-eléctrica conforme a EMC
Para obtener más información sobre EMC, consulte capétulo 4.1.15 Conformidad con EMC.
MG33BF05 Danfoss A/S © Rev. 04-04-2014 Reservados todos los derechos. 19
Principios básicos de funci... Guía de diseño de
AVISO!
INTERFERENCIA EMC
Utilice cables apantallados para el cableado de control y
de motor y cables independientes para la potencia de
entrada, el cableado del motor y el cableado de control.
33
No aislar los cables de control, del motor o de potencia
puede provocar un comportamiento inesperado o una
reducción del rendimiento. Se requiere un espacio libre
mínimo de 200 mm (7,9 in) entre los cables de control,
de motor y de potencia.
3.6 Controladores
3.6.1 Principio de control
Los convertidores de frecuencia rectifican la tensión de CA
de la red de alimentación y la convierten en tensión de
CC, después de lo cual dicha tensión de CC se convierte en
corriente CA de amplitud y frecuencia variables.
De este modo, el motor recibe una tensión / intensidad y
frecuencia variables, lo que permite un control de
velocidad variable en motores asíncronos trifásicos
estándar y en motores de magnetización permanente.
El convertidor de frecuencia puede controlar la velocidad o
el par en el eje del motor. El ajuste de 1-00 Modo Configu-
ración determina el tipo de control.
Control de velocidad
Hay dos tipos de control de velocidad:
El control de lazo abierto de velocidad, que no
•
requiere realimentación del motor (sin sensor).
El control de PID de lazo cerrado de velocidad
•
requiere una realimentación de velocidad hacia
una entrada. Un control de lazo cerrado de
velocidad, debidamente optimizado, tiene una
precisión mayor que un control de lazo abierto.
Control de par
La función de control de par se utiliza en aplicaciones en
las que el par de salida de eje motor controla la aplicación
como control de tensión. El control de par puede
seleccionarse en 1-00 Modo Configuración, ya sea en
plus
VVC
[4] Lazo abierto de par o Control de flujo en lazo
cerrado con [2] realimentación de velocidad del motor. El
ajuste de par se realiza mediante la configuración de una
referencia controlada analógica, digital o de bus. El factor
de límite máximo de velocidad se define en 4-21 Fuente del
factor de límite de velocidad. Al efectuar el control de par,
se recomienda llevar a cabo un procedimiento AMA
completo, ya que los datos correctos del motor son de
gran importancia para obtener un rendimiento óptimo.
Lazo cerrado en modo de flujo con realimen-
•
tación de encoder ofrece un rendimiento superior
en los cuatro cuadrantes y a todas las velocidades
del motor.
Modo lazo abierto en VVC
•
en aplicaciones mecánicas robustas, pero la
precisión es limitada. La función de par de lazo
abierto funciona, básicamente, solo en una
dirección de velocidad. El par se calcula sobre la
base de la medición interna de intensidad del
convertidor de frecuencia.
Referencia de velocidad / par
La referencia a estos controles puede ser una referencia
única o la suma de varias, incluyendo referencias de
escalado relativo. El manejo de referencias se explica con
mayor detalle en capétulo 3.7 Manejo de referencias.
plus
. La función se utiliza
Selecciona qué entrada se utilizará como realimentación
PID de velocidad en 7-00 Fuente de realim. PID de veloc.
20 Danfoss A/S © Rev. 04-04-2014 Reservados todos los derechos. MG33BF05
Principios básicos de funci... Guía de diseño de
3.6.2 FC 301 frente a FC 302 Principio de control
El FC 301 es un convertidor de frecuencia de uso general para aplicaciones de velocidad variable. El principio de control
está basado en el Control vectorial de la tensión (VVC
FC 301 puede manejar tanto motores asíncronos como motores PM.
El principio de detección de intensidad en el FC 301 está basado en la medida de la intensidad en el enlace de CC o en la
fase del motor. La protección de fallo a tierra en la parte del motor se resuelve mediante un circuito de desaturación en los
IGBT conectado a la placa de control.
El comportamiento en cortocircuito del FC 301 depende del transductor de corriente en el enlace de CC positivo y de la
protección de desaturación con realimentación desde los 3 IGBT inferiores y el freno.
Ilustración 3.4 Principio de control FC 301
El FC 302 es un convertidor de frecuencia de alto rendimiento para aplicaciones exigentes. El convertidor de frecuencia
puede manejar varias clases de principios de control de motor tales como el modo de motor especial U/f, VVC
control de motor por vector de flujo.
FC 302 puede manejar motores sincrónicos de magnetización permanente (servomotores sin escobillas) así como motores
asíncronos normales de jaula de ardilla.
El comportamiento en cortocircuito del FC 302 depende de los 3 transductores de corriente de las fases del motor y de la
protección de desaturación con realimentación desde el freno.
plus
).
plus
o el
3 3
Ilustración 3.5 Principio de control FC 302
MG33BF05 Danfoss A/S © Rev. 04-04-2014 Reservados todos los derechos. 21
Principios básicos de funci... Guía de diseño de
3.6.3
Estructura de control en VVC
plus
33
Ilustración 3.6 Estructura de control en configuraciones de lazo abierto y lazo cerrado VVC
Consulte los Parámetros activos / inactivos en distintos modos de control de la unidad en la Guía de programación para tener
una vista general de qué configuración de control está disponible, según la selección de motor de CA o motor de PM no
saliente. En la configuración mostrada en Ilustración 3.6, 1-01 Principio control motor se ajusta a [1] VVC
Configuración se ajusta a [0] Veloc. lazo abierto. Se recibe la referencia resultante del sistema de manejo de referencias y se
transfiere a la limitación de rampa y de velocidad antes de enviarse al control del motor. La salida del control del motor
entonces se limita mediante el límite de frecuencia máximo.
plus
plus
y 1-00 Modo
Si 1-00 Modo Configuración se ajusta a [1] Veloc. lazo cerrado, la referencia resultante pasará desde la limitación de rampa y
limitación de velocidad a un control de PID de velocidad. Los parámetros del control de PID de velocidad se encuentran en
el grupo de parámetros 7-0* Ctrlador PID vel. La referencia resultante del control de PID de velocidad se envía al control de
motor limitado por el límite de frecuencia.
Seleccione [3] Proceso en 1-00 Modo Configuración para utilizar el control de PID de procesos para el control de lazo cerrado
de, por ejemplo, la velocidad o la presión de la aplicación controlada. Los parámetros del PID de proceso se encuentran en
el grupo de parámetros 7-2* Ctrl. realim. proc. y 7-3* Ctrl. PID proceso.
22 Danfoss A/S © Rev. 04-04-2014 Reservados todos los derechos. MG33BF05
Principios básicos de funci... Guía de diseño de
3.6.4 Estructura de control de flujo sin realimentación (solo FC 302)
Ilustración 3.7 Estructura de control de flujo sin realimentación de lazo abierto y de lazo cerrado
3 3
Consulte los Parámetros activos / inactivos en distintos modos de control de la unidad en la Guía de programación para tener
una vista general de qué configuración de control está disponible, según la selección de motor de CA o motor de PM no
saliente. En la configuración mostrada, 1-01 Principio control motor se ajusta a [2] Flux sensorless y 1-00 Modo Configuración se
ajusta a [0] Veloc. lazo abierto. La referencia resultante del sistema de manejo de referencias pasa a través de los límites de
rampa y velocidad, tal y como determinan los ajustes de parámetros indicados.
Se genera una realimentación de velocidad estimada para el PID de velocidad con el fin de controlar la frecuencia de salida.
El PID de velocidad debe establecerse con sus parámetros P, I y D (grupo de parámetros 7-0* Ctrlador PID vel.).
Seleccione [3] Proceso en 1-00 Modo Configuración para utilizar el control de PID de procesos para el control de lazo cerrado
de, por ejemplo, la velocidad o la presión de la aplicación controlada. Los parámetros del PID de proceso se encuentran en
los grupos de parámetros 7-2* Ctrl. realim. proc. y 7-3* Ctrl. PID proceso.
MG33BF05 Danfoss A/S © Rev. 04-04-2014 Reservados todos los derechos. 23
Principios básicos de funci... Guía de diseño de
3.6.5 Estructura de control en flujo con realimentación del motor (solo FC 302)
33
Ilustración 3.8 Estructura de control en configuración de flujo con realimentación del motor (disponible solo en FC 302)
Consulte los Parámetros activos / inactivos en distintos modos de control de la unidad en la Guía de programación para tener
una vista general de qué configuración de control está disponible, según la selección de motor de CA o motor de PM no
saliente. En la configuración mostrada, 1-01 Principio control motor se ajusta a [3] Lazo Cerrado Flux y 1-00 Modo Configu-
ración se ajusta a [1] Veloc. lazo cerrado.
El control del motor en esta configuración se basa en una señal de realimentación procedente de un encoder o resolver
montado directamente en el motor (que se ajusta en 1-02 Realimentación encoder motor Flux).
Seleccione [1] Veloc. lazo cerrado en 1-00 Modo Configuración para utilizar la referencia resultante como una entrada para el
control de PID de velocidad. Los parámetros de control de PID de velocidad se encuentran en el grupo de parámetros 7-0*
Ctrlador PID vel.
Seleccione [2] Par en 1-00 Modo Configuración para utilizar la referencia resultante directamente como una referencia de par.
Control de par solo puede seleccionarse en la configuración de flujo con realimentación del motor (1-01 Principio control
motor). Cuando se selecciona este modo, la referencia utiliza la unidad Nm. No requiere realimentación de par, ya que el par
real se calcula a partir de la medida de intensidad del convertidor de frecuencia.
Seleccione [3] Proceso en 1-00 Modo Configuración para utilizar el control de PID de procesos para el control de lazo cerrado
de, por ejemplo, la velocidad o una variable de proceso de la aplicación controlada.
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Principios básicos de funci... Guía de diseño de
3.6.6 PID
3.6.6.1 Control de PID de velocidad
El control de PID de velocidad mantiene una velocidad de motor constante independientemente de la modificación de
carga del motor.
1-00 Modo Configuración
[0] Veloc. lazo abierto ACTIVO ACTIVO ACTIVO N.D.
[1] Veloc. lazo cerrado N.D. No activado N.D. ACTIVO
[2] Par N.D. N.D. N.D. No activado
[3] Proceso No activado No activado No activado N.D.
[4] Lazo abierto de par N.D. No activado N.D. N.D.
[5] Vaivén No activado No activado No activado No activado
[6] Bobinadora superf. No activado No activado No activado N.D.
[7] Vel. lazo a. PID ampl. No activado No activado No activado N.D.
[8] Vel. lazo c. PID ampl. N.D. No activado N.D. No activado
Tabla 3.1 Configuraciones de control con control de velocidad activo
«N.D.» significa que el modo especificado no está disponible. «No activado» significa que el modo especificado está disponible pero el control de
velocidad no está activado en dicho modo.
1-01 Principio control motor
U/f
VVC
plus
Flux Sensorless Flux con realim. encoder
3 3
AVISO!
El PID de control de velocidad funciona usando el ajuste de parámetros predeterminado, pero es recomendable ajustar
los parámetros para optimizar el rendimiento del control del motor. Los dos principios de control del motor de flujo
dependen especialmente del ajuste adecuado para alcanzar todo su potencial.
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Principios básicos de funci... Guía de diseño de
La Tabla 3.2 resume las características que se pueden establecer para el control de velocidad. Consulte la Guía de programación de VLT® AutomationDrive FC 301 / FC 302 para obtener detalles sobre la programación.
Parámetro Descripción de la función
7-00 Fuente de realim. PID de veloc. Seleccione desde qué entrada obtendrá la realimentación el PID de velocidad.
7-02 Ganancia proporc. PID veloc. Cuanto mayor sea este valor, más rápido será el control. Sin embargo, valores demasiado
33
7-03 Tiempo integral PID veloc.
7-04 Tiempo diferencial PID veloc. Proporciona una ganancia proporcional al índice de cambio de la realimentación. El
7-05 Límite ganancia dif. PID veloc.
7-06 Tiempo filtro paso bajo PID veloc.
7-07 Relación engranaje realim. PID velocidad El convertidor de frecuencia multiplica la realimentación de velocidad por esta relación.
7-08 Factor directo de alim. PID de veloc. Se deriva la señal de referencia del controlador de velocidad en la cantidad especificada.
7-09 Speed PID Error Correction w/ Ramp El error de velocidad entre la rampa y la velocidad real se mantiene a pesar del ajuste
elevados pueden producir oscilaciones.
Elimina el error de velocidad de estado estable. Cuanto menor es el valor, más rápida es
la reacción. Sin embargo, valores demasiado bajos pueden producir oscilaciones.
ajuste a cero desactiva el diferenciador.
Si hay cambios rápidos en la referencia o en la realimentación en determinada
aplicación, lo que significa que el error cambia rápidamente, el diferenciador puede
volverse demasiado dominante. Esto se debe a que reacciona a cambios en el error.
Cuanto más rápido cambia el error, más alta es la ganancia del diferenciador. Por ello,
esta ganancia se puede limitar para permitir el ajuste de un tiempo diferencial razonable
para cambios lentos, y una ganancia rápida adecuada para cambios rápidos.
El filtro de paso bajo amortigua las oscilaciones de la señal de realimentación y mejora
el rendimiento de estado estable. Sin embargo, un tiempo de filtro demasiado grande
deteriora el rendimiento dinámico del control de PID de velocidad.
Ajustes prácticos del parámetro 7-06 tomados del número de impulsos por revolución
del encoder (PPR):
PPR del encoder 7-06 Tiempo filtro paso bajo PID veloc.
512 10 ms
1024 5 ms
2048 2 ms
4096 1 ms
Esta función aumenta el rendimiento dinámico del lazo de control de velocidad.
de este parámetro. Si el error de velocidad supera el parámetro, este se corrige mediante
la rampa de forma controlada.
Tabla 3.2 Parámetros relevantes para el control de velocidad
Realice la programación en el orden indicado (consulte la explicación de los ajustes en la Guía de programación).
En la Tabla 3.3 se supone que todos los demás parámetros e interruptores permanecen en su ajuste predeterminado.
Función Parámetro Ajuste
1) Asegúrese de que el motor está funcionando correctamente. Haga lo siguiente:
Ajuste los parámetros del motor usando los datos de la placa de
características
Realice una Adaptación automática del motor 1-29 Adaptación
2) Compruebe que el motor está en marcha y que el encoder está conectado correctamente. Haga lo siguiente:
Pulse [Hand On] en el LCP. Compruebe que el motor está en marcha
y fíjese en qué dirección está girando (que a partir de ahora denominaremos «dirección positiva»).
Vaya a 16-20 Ángulo motor. Gire el motor lentamente en la dirección
positiva. Debe girarlo tan lentamente (solo algunas r/min) que pueda
determinarse si el valor de 16-20 Ángulo motor está aumentando o
disminuyendo.
Si 16-20 Ángulo motor está disminuyendo, cambie la dirección del
encoder en 5-71 Term. 32/33 direc. encoder.
1-2* En función de las especificaciones de la placa
de características del motor
[1] Act. AMA completo
automática del
motor (AMA)
Ajuste una referencia positiva.
16-20 Ángulo
motor
5-71 Term. 32/33
direc. encoder
N.D. (parámetro de solo lectura) Nota: un valor
creciente se desborda al llegar a 65535 y
vuelve a empezar por 0.
[1] Dcha. a izqda. (si 16-20 Ángulo motor está
disminuyendo)
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Principios básicos de funci...
Función Parámetro Ajuste
3) Asegúrese de que los límites del convertidor de frecuencia están ajustados a valores seguros
Ajuste unos límites aceptables para las referencias. 3-02 Referencia
Compruebe que los ajustes de rampa estén dentro de las posibilidades del convertidor de frecuencia y cumplan las especificaciones
de funcionamiento de la aplicación.
Ajuste unos límites aceptables para la frecuencia y la velocidad del
motor.
4) Configure el control de velocidad y seleccione el principio de control del motor
Activación del control de velocidad
Selección del principio de control del motor 1-01 Principio
5) Configure y escale la referencia al control de velocidad
Ajuste la entrada analógica 53 como fuente de referencia. 3-15 Recurso de
Escale la entrada analógica 53 de 0 RPM (0 V) a 1500 RPM (10 V) 6-1* No necesario (predeterminado)
6) Configure la señal del encoder HTL de 24 V como realimentación para el control del motor y de la velocidad.
Ajuste la entrada digital 32 y la 33 como entradas del encoder HTL 5-14 Terminal 32
Seleccione el terminal 32/33 como realimentación del motor 1-02 Realimen-
Seleccione el terminal 32/33 como realimentación PID de velocidad 7-00 Fuente de
7) Ajuste los parámetros PID del control de velocidad
Use las pautas de ajuste cuando sea apropiado o ajuste
manualmente
8) Guarde para finalizar
Guarde los ajustes de los parámetros en el LCP para mantenerlos a
salvo
Guía de diseño de
0 r/min (valor predeterminado)
mínima
3-03 Referencia
máxima
3-41 Rampa 1
tiempo acel. rampa
3-42 Rampa 1
tiempo desacel.
rampa
4-11 Límite bajo
veloc. motor [RPM]
4-13 Límite alto
veloc. motor [RPM]
4-19 Frecuencia
salida máx.
1-00 Modo Configuración
control motor
referencia 1
entrada digital
5-15 Terminal 33
entrada digital
tación encoder
motor Flux
realim. PID de
veloc.
7-0* Consulte las directrices
0-50 Copia con
LCP
1500 r/min (predeterminado)
ajustes predeterminados
ajustes predeterminados
0 r/min (valor predeterminado)
1500 r/min (predeterminado)
60 Hz (predeterminado 132 Hz)
[1] Veloc. lazo cerrado
[3] Lazo Cerrado Flux
No necesario (predeterminado)
[0] Sin función (predeterminado)
No necesario (predeterminado)
No necesario (predeterminado)
[1] Trans. LCP tod. par.
3 3
Tabla 3.3 Orden de programación
MG33BF05 Danfoss A/S © Rev. 04-04-2014 Reservados todos los derechos. 27
Principios básicos de funci...
Guía de diseño de
3.6.6.2 Ajuste del control de PID de
3.6.6.3
Control de PID de procesos
velocidad
Utilice el control de PID de procesos para controlar
Las pautas de ajuste que le ofrecemos a continuación son
relevantes en caso de que utilice uno de los principios de
control del motor de flujo en aplicaciones en las que la
33
carga sea principalmente inercial (con un bajo nivel de
fricción).
El valor del 30-83 Ganancia proporc. PID veloc. depende de
la inercia combinada del motor y la carga, y el ancho de
banda seleccionado puede calcularse usando la fórmula
siguiente:
2
x
par.
. 1 − 20 x 9550
. 1 − 25
x
Ancho de banda rad/s
Par
. 7 − 02 =
Total inercia kgm
Par
AVISO!
1-20 Potencia motor [kW] es la potencia del motor en
[kW] (o sea, introduzca «4» kW en vez de «4000» W en la
fórmula).
Un valor que resulta práctico usar para el ancho de banda
es 20 rad/s. Compruebe el resultado del cálculo del
7-02 Ganancia proporc. PID veloc. y compárelo con la
fórmula siguiente (esto no es necesario si usa una
realimentación de alta resolución, tal como una SinCos):
Par
. 7 − 02
Máx. par rizado
MÁX.
0. 01 x 4 x
=
%
El valor inicial recomendado para el 7-06 Tiempo filtro paso
bajo PID veloc. es de 5 ms (a menor resolución del encoder,
mayor valor del filtro). Normalmente es aceptable un valor
máximo de rizado del par del 3 %. En los encoders
incrementales, la resolución del encoder se encuentra en el
5-70 Term. 32/33 resolución encoder (HTL de 24 V en un
convertidor de frecuencia estándar) o en el
17-11 Resolución (PPR) (TTL de 5 V en la opción del
encoder MCB 102).
Generalmente, el límite práctico máximo del 7-02 Ganancia
proporc. PID veloc. viene determinado por la resolución del
encoder y el tiempo del filtro de realimentación, pero
también otros factores de la aplicación pueden limitar el
7-02 Ganancia proporc. PID veloc. a un valor inferior.
Para reducir al mínimo la sobremodulación, el 7-03 Tiempo
integral PID veloc. puede ajustarse, aproximadamente, a
2,5 s (varía según la aplicación).
Ajuste 7-04 Tiempo diferencial PID veloc. a 0 hasta que todo
lo demás esté ajustado. Si resulta necesario, termine el
ajuste experimentando con pequeños incrementos de este
ajuste.
Encoder Resolución x Par
2 x π
. 7 − 06
x
parámetros de aplicación que pueden medirse mediante
un sensor (es decir, presión, temperatura, flujo) y verse
afectados por el motor conectado a través de una bomba
o ventilador o de otra manera.
Tabla 3.4 muestra las configuraciones de control que
permiten usar el control de proceso. Si se usa un principio
de control de motor de vector de flujo, recuerde ajustar los
parámetros PID del control de velocidad. Consulte el
capétulo 3.6 Controladores para saber dónde está activado
el control de velocidad.
1-00 Modo
Configuración
[3] Proceso No
Tabla 3.4 Configuraciones de control con control de proceso
1-01 Principio control motor
U/f
activado
plus
VVC
Proceso Proceso y
Flux
Sensorless
velocidad
Flux con
realim.
encoder
Proceso y
velocidad
AVISO!
El PID de control de proceso funciona usando el ajuste
de parámetros por defecto, pero es recomendable
ajustar los parámetros para optimizar el rendimiento del
control de la aplicación. Los dos principios de control del
motor de flujo dependen especialmente del ajuste
adecuado del PID de control de velocidad (previo al
ajuste del PID de control de proceso) para alcanzar todo
su potencial.
28 Danfoss A/S © Rev. 04-04-2014 Reservados todos los derechos. MG33BF05
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