Guía del usuario Unidad de frenado para el modelo de Unidrive CDE de alta potencia (tamaño 5) Número de serie: 0460-0004 Número de publicación: 2
Información general El fabricante no acepta responsabilidad alguna por las consecuencias derivadas de una instalación o ajuste de los parámetros operativos opcionales del equipo inadecuados, negligentes o incorrectos, o de la inadecuación del accionamiento de velocidad variable al motor. El contenido de esta guía se considera correcto en el momento de la impresión. En aras del compromiso por una política de continuo desarrollo y mejora, el fabricante se reserva el derecho de modificar las especificaciones o prestaciones de este producto, así como el contenido de esta guía, sin previo aviso. Todos los derechos reservados. Ninguna parte de esta guía puede reproducirse o transmitirse de ninguna forma o por ningún medio, ya sea eléctrico o mecánico, incluida la fotocopia, de grabación, almacenamiento de la información o recuperación, sin la autorización por escrito del editor. Copyright Junio de 1999 Control Techniques Drives Ltd Autor: RFD Código de publicación: CEBE2 Fecha de publicación: Junio de 1999
Contents 1 Introducción 1 2 Información de seguridad 2 2.1 Advertencias, precauciones y notas 2 3 Datos 3 3.1 Entorno 3 3.2 Compatibilidad electromagnética 3 3.3 Valores nominales 3 4 Instalación 5 4.1 Entorno 5 4.2 Instrucciones de montaje 6 4.3 Recomendaciones de cableado 8 4.4 Conexiones a tierra 9 4.5 Conexiones de alimentación 10 4.6 Conexiones de señalización de control 10 4.7 Conexiones de señalización de uso 13 4.8 Utilización de las unidades de frenado con accionamientos en paralelo 14 4.9 Control durante la pérdida de alimentación de CA 14 4.10 Sistema de protección con límite de potencia 15 Issue code: cebe2
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1 Introducción La unidad de frenado controla la disipación de la potencia regenerada que se crea al frenar el motor con los módulos del accionamiento. La potencia se disipa en un grupo de resistencias de frenado, que proporciona el usuario y se monta separado de la unidad de frenado. Advertencia Esta unidad de frenado sólo puede instalarse con el siguiente modelo de accionamientos en sistemas completos: Modelo de Unidrive CDE de alta potencia (tamaño 5) Las conexiones de alta tensión se realizan al bus de CC del accionamiento y al grupo de resistencias de frenado. Las conexiones de señalización se realizan mediante un cable de cinta de 10 vías que une el módulo del accionamiento a la unidad de frenado. Issue code: cebe2 1
2 Información de seguridad El personal encargado de supervisar y realizar la instalación eléctrica o el mantenimiento del accionamiento y/o las unidades opcionales externas debe contar con la cualificación y competencia adecuadas para este tipo de intervenciones. Debe ofrecérseles la oportunidad de estudiar la Guía del usuario y, si fuera necesario, comentar la información que contiene antes de comenzar a trabajar. Las tensiones presentes en el accionamiento y en las unidades opcionales externas pueden provocar una descarga eléctrica, cuyo efecto podría ser mortal. La función Stop del accionamiento no elimina las tensiones peligrosas de los terminales del mismo ni de la unidad externa opcional. La alimentación eléctrica debe desconectarse antes de realizar cualquier operación de reparación. Las instrucciones de instalación deben seguirse fielmente. Cualquier pregunta o duda debe plantearse al proveedor del equipo. Es responsabilidad del propietario o usuario que la instalación del accionamiento y de la unidad opcional externa, así como su manipulación y mantenimiento, satisfaga lo estipulado en la Ley de Seguridad e Higiene en el Trabajo (Health and Safety at Work Act) del Reino Unido, así como en la legislación, normativa y códigos aplicables en la práctica en el país en el que se utilice el equipo. No debe utilizarse la unidad de frenado en aplicaciones decisivas para la seguridad sin una protección de gran integridad adicional e independiente. Si se requiere una unidad de frenado para garantizar la seguridad del sistema, debe utilizarse un freno mecánico independiente a prueba de fallos. 2.1 Advertencias, precauciones y notas Las advertencias contienen información fundamental para evitar riesgos graves para la seguridad. Las precauciones contienen información necesaria para evitar riesgos de que se produzcan daños al producto o a otros equipos. Las notas contienen información de gran utilidad para asegurar el funcionamiento correcto del producto. 2 Issue code: cebe2
3 Datos 3.1 Entorno Grado de protección: IP00 (de conformidad con IEC529) Esta unidad puede operar en una temperatura ambiente de 0 C hasta 50 C (32 F hasta 104 F) Esta unidad puede ser conectada en temperatura ambiente de 10 C hasta +50 C (14 F hasta 104 F) Humedad: sin condensación 3.2 Compatibilidad electromagnética Consulte la Declaración de conformidad para el accionamiento. 3.3 Valores nominales Intensidad de frenado Intensidad pico máxima Intensidad continua máxima 250A 125A RMS (consulte el sistema de protección con límite de potencia en el Capítulo 3) Bus de CC Tensión Conexiones 850VCC (máxima) Dos cables de alimentación monohilo y un cable a tierra para el accionamiento Longitud máxima del cable: 1,5 m (4 pies) Disipación de potencia en la unidad de frenado Disipación de potencia 110W (máximo) Issue code: cebe2 3
Grupo de resistencias de frenado Resistencia recomendada Tolerancia máxima 10% Valor continuo Tensión Intensidad pico Constante de tiempo eléc. Inductancia Conexiones 3Ω (también es el valor mínimo permitido) 5kW ~ 40kW (nominal) Control proporcional ajustado en fábrica Comienzo del frenado a 37V por encima de la tensión de cc nominal Frenado total a 69V por encima de la tensión de cc nominal 250A (nominal) 30µsec (máximo) 100µH (máxima) 2 cables y un cable a tierra para la unidad de frenado Longitud máxima del cable: 100 m (300 pies) Tipo de cable: apantallado 4 Issue code: cebe2
4 Instalación Acceso a la unidad de frenado Advertencia La unidad de frenado está diseñada para su instalación en un carenado que evita el acceso de personal no cualificado. Carenado contra incendios Si las normativas locales exigen que los equipos eléctricos se monten en carenados contra incendios, la unidad de frenado debe instalarse en un carenado de este tipo. Si la unidad de frenado está montada en un accionamiento, éste debe estar instalado en un carenado contra incendios. Zonas peligrosas La unidad de frenado no debe colocarse en una zona clasificada como peligrosa, a menos que se instale en un carenado aprobado y se certifique la instalación. 4.1 Entorno De conformidad con el valor nominal IP00 de la unidad de frenado, ésta debe estar colocada en un entorno en el que no haya polvo, vapores corrosivos, gases ni líquidos, incluida la condensación de la humedad ambiente (es decir, grado 2 de contaminación, tal como se exige en UL840 y IEC664-1). Si existe la posibilidad de que se produzca la condensación cuando la unidad de frenado no esté en uso, deberá instalarse un radiador anticondensación. Este calentador deberá desconectarse cuando se vaya a utilizar el accionamiento. Se recomienda emplear un sistema de conexión y desconexión automático. La unidad de frenado debe instalarse en sentido vertical para facilitar el flujo del aire de refrigeración. Si la unidad de frenado va a instalarse en un carenado, ésta debe instalarse en la parte más inferior posible del carenado (sin que incumpla los requisitos EMC). Si la unidad de frenado va a montarse directamente sobre un equipo que genere calor (por ejemplo, un accionamiento u otra unidad de frenado), es preciso atenerse a los requisitos de temperatura ambiente. Issue code: cebe2 5
4.2 Instrucciones de montaje Nota Las dimensiones en pulgadas equivalen a los valores métricos y se redondean al 1 / 16 de pulgada más próximo. Orificio M8 del disipador de calor RESI +RESI 130mm 150mm 1 7 (5 /8 in) (5 /8 in) DC +DC 11 221mm (8 /16 in) 1 241mm (9 /2 in) Orificio M8 del disipador de calor 6.5mm ( 1/4 in) 135mm 5 (4 /16 in) Figura 1 Dimensiones de la unidad de frenado y ubicación de los conectores y el interruptor SW1 6 Issue code: cebe2
Instalación con un accionamiento CDE de alta potencia 1 Monte la unidad de frenado tan cerca como sea posible del accionamiento para que la longitud de los cables no sea superior a 1,5 metros (5 pies). (La unidad de frenado no debe instalarse en el interior del módulo del accionamiento CDE de alta potencia). 2 Utilice los cuatro orificios M6 para montar el disipador de calor de la unidad de frenado en la placa posterior del carenado o en un panel adecuado. Instalación con un accionamiento Unidrive (tamaño 5) Figura 2 Montaje de la unidad de frenado en un accionamiento Unidrive (tamaño 5) Issue code: cebe2 7
1 Monte la unidad de frenado en la abrazadera de montaje con los tornillos M6 suministrados. Observe que los ganchos de la parte posterior de la abrazadera apuntan hacia abajo al instalar la unidad de frenado. 2 Inserte los dos ganchos en la parte posterior de la abrazadera, en las ranuras verticales inferiores situadas en la parte superior del borde frontal de la carcasa del accionamiento. (Estas ranuras están situadas delante de la sección del rectificador de alimentación de CA). 3 Introduzca totalmente los ganchos en las ranuras. 4 Fije un tornillo M4 en cada brida de montaje para asegurar la abrazadera en los orificios con rosca interna del accionamiento. 4.3 Recomendaciones de cableado Riesgo de descargas eléctricas Advertencia Las tensiones presentes en las siguientes partes pueden provocar una descarga eléctrica, cuyo efecto puede ser mortal: Conexiones y cables del bus de CC Conexiones y cables de la resistencia de frenado Partes específicas del accionamiento Partes específicas de la unidad de frenado Dispositivo de aislamiento La alimentación de CA debe desconectarse del accionamiento con un dispositivo de aislamiento aprobado antes de realizar tareas de mantenimiento en la unidad de frenado o el accionamiento. Carga almacenada Incluso después de desconectar la alimentación de CA, los capacitores del accionamiento siguen cargados con una tensión potencialmente letal. Si el accionamiento está activado, la alimentación debe aislarse al menos 10 minutos antes de seguir realizando las tareas. Función STOP La función STOP del accionamiento no elimina las tensiones peligrosas del accionamiento ni de la unidad de frenado. 8 Issue code: cebe2
Para las siguientes conexiones de alimentación... Al bus de CC Al grupo de resistencias de frenado...utilice lo siguiente: Cable monohilo con aislamiento de pvc, con conductor de cobre con una temperatura superior a 60/75 C, colocado según las condiciones definidas. Los cables al grupo de resistencias de frenado deben ser apantallados. El cableado debe cumplir los requisitos de las normativas locales y los códigos aplicables en la práctica. Cables Tamaño mínimo de los cables: 35 mm 2 (2AWG) Este tamaño está basado en una intensidad continua de 125A RMS. Los cables deben resistir 300A durante 40 segundos. En caso de conflicto, prevalecen las normativas locales. 4.4 Conexiones a tierra Para una conexión a tierra segura, utilice uno de los dos orificios M8 con rosca interna del disipador de calor que contiene la unidad de frenado. Realice la conexión a tierra al terminal PE del accionamiento. Cable al grupo de resistencias de frenado El cable al grupo de resistencias de frenado debe ser apantallado o blindado. Utilice el segundo orificio M8 con rosca interna para conectar la pantalla o blindaje al disipador de calor de la unidad de frenado. Conexión a tierra del grupo de resistencias de frenado La conexión a tierra del carenado del grupo de resistencias de frenado debe ser segura. Normalmente, esta conexión es local. Si es necesario, puede conectarse un cable a tierra adicional al sistema de conexión a tierra del accionamiento. Issue code: cebe2 9
4.5 Conexiones de alimentación Conexiones del bus de CC Realice las conexiones entre la unidad de frenado y el accionamiento, tal como se muestra en la Figura 3 o 4, según proceda. Realice estas conexiones en los capacitores del bus de CC, próximos al fusible del bus. La longitud del cable no debe ser superior a 1,5 metros (4 pies). Para obtener más información, consulte la Guía del usuario del accionamiento. Agrupe los cables para reducir el espacio entre los mismos. Esto permite reducir el área del bucle de cableado. Conexiones de la resistencia Advertencia La resistencia de frenado debe conectarse en serie con un dispositivo de protección térmica. Este dispositivo se emplea para evitar que la resistencia o los cables relacionados puedan provocar un incendio si el transistor de frenado se activa permanentemente o se cortocircuita. Si está activado, este dispositivo debe desconectar la alimentación de CA del accionamiento. La resistencia de frenado debe conectarse a los terminales +RESI y RESI con cables cuya longitud no sea superior a 100 metros (330 pies). 4.6 Conexiones de señalización de control Cable de cinta El cable de cinta de 10 vías une la tarjeta IN96 del accionamiento a la tarjeta IN99 de la unidad de frenado y se utiliza para lo siguiente: Alimentación auxiliar Medidas de la tensión de CC y CA Pérdida de la señal de alimentación de CA Conecte el cable de cinta de 10 vías de la siguiente manera (consulte la Figura 3): Tarjeta IN99 de la unidad de frenado PL1 o PL2 (conectores en paralelo) Tarjeta IN96 del accionamiento PL4 o PL6 (conectores en paralelo) 10 Issue code: cebe2
Filtro RFI opcional Stop Arranque/ Reset Resistencia de Frenado Elemento de proteccion térmica RESI +RESI DC +DC Figura 3 Conexiones de alimentación, a tierra y de señalización a un accionamiento CDE de alta potencia Issue code: cebe2 11
Filtro RFI opcional Stop Arranque/ Reset Resistencia de Frenado Elemento de proteccion térmica RESI +RESI A PL4 en la tarjeta IN96 DC +DC Figura 4 Conexiones de alimentación, a tierra y de señalización a un accionamiento Unidrive (tamaño 5) 12 Issue code: cebe2
4.7 Conexiones de señalización de uso Realice las conexiones necesarias al terminal CON 1 de la tarjeta IN99 de la unidad de frenado. Las funciones de los terminales son las siguientes: Terminal CON 1 Función Tipo de E/S 1 Común 0 V 2, 3 Fallo de salida de señal Contacto de relé cerrado normalmente 4, 5 Límite de salida de señal Contacto de relé cerrado normalmente 6 Entrada o salida de sincronización En paralelo con el terminal 7 7 Entrada o salida de sincronización En paralelo con el terminal 6 Valor nominal de los contactos del relé: 5A a 120VCA, 30VCC Fallo de salida de señal El contacto de relé se abre si se detecta un exceso de temperatura en la unidad de frenado o si el flujo de corriente instantánea en la unidad de frenado es excesivo. Estas situaciones pueden estar causadas por lo siguiente: Cortocircuitos en las conexiones a la resistencia de frenado Fallos en el transistor de frenado de la unidad de frenado Límite de salida de señal El contacto de relé se abre si el sistema de protección térmica auxiliar de la unidad de frenado limita el porcentaje de trabajo. Consulte el apartado Sistema de protección con límite de potencia, más adelante en este capítulo. Entrada/salida de sincronización Si la entrada/salida Sync está conectada al común 0 V, el transistor de frenado se activa, conectando la resistencia de frenado a través del bus de CC. Además, al activarse automáticamente el transistor de frenado, el terminal Sync se convierte en una salida que reduce el común 0 V. Los terminales Sync se pueden utilizar para asegurar la sincronización de la activación de todas las unidades de frenado de un sistema en paralelo (consulte Utilización de las unidades de frenado con accionamientos en paralelo) mediante la conexión es cadena de estos terminales en todas las unidades de frenado. La primera unidad de frenado que se active provocará la activación de las demás unidades de frenado. Advertencia Si se activa la entrada Sync, el transistor de frenado puede descargar el bus de CC del accionamiento. La entrada Sync no asegura la eliminación de las tensiones peligrosas del accionamiento o la unidad de frenado. Issue code: cebe2 13
4.8 Utilización de las unidades de frenado con accionamientos en paralelo Advertencia Si va a conectar en paralelo varios módulos del accionamiento, utilice generalmente una unidad de frenado por cada módulo del accionamiento. En este caso, no es necesario conectar en paralelo los buses de CC de los módulos del accionamiento. Si el sistema está formado por varios accionamientos, debe utilizarse un grupo de resistencias de frenado por cada unidad de frenado. Si el volumen de potencia regenerada es pequeño comparado con la potencia total de los módulos del accionamiento, es posible utilizar menos unidades de frenado que accionamientos. En este caso, los buses de CC de los módulos del accionamiento deben conectarse en paralelo. Las unidades de frenado deben conectarse a este bus de CC común. Los terminales de los conectores PL1 y PL2 de la unidad de frenado (y los terminales PL4 y PL6 de la tarjeta IN96 de los módulos del accionamiento) se conectan en paralelo para permitir las conexiones en cadena. Si se utiliza más de una unidad de frenado en un sistema en paralelo, las dispersiones en las tolerancias de los componentes causarán que las unidades de frenado funcionen con unos niveles de potencia ligeramente distintos. Esto no suele ser un problema y puede proporcionar un frenado progresivo que causa una menor perturbación en el bus de CC. A la inversa, si se requiere la activación simultánea de todas las resistencias de frenado, deben conectarse en cadena los terminales 6 y 7 (Sync) de CON 1 a todas las unidades de frenado. 4.9 Control durante la pérdida de alimentación de CA Si se produce la pérdida de alimentación de CA, utilice el puente LK1 para seleccionar el funcionamiento necesario de la unidad de frenado, tal como se indica a continuación: INHIB (por defecto) Utilice este ajuste si se requiere la recuperación más rápida posible de una pérdida temporal de alimentación o si se utiliza la opción funcionamiento tras la pérdida de alimentación de CA en los módulos del accionamiento. Si se detecta la pérdida de alimentación de CA, la unidad de frenado se desactiva. DISCH Utilice este ajuste para reducir rápidamente la tensión del bus de CC a un nivel seguro si se produce la desconexión o pérdida de alimentación de CA. Si se produce la pérdida de alimentación de CA o la reducción temporal de la tensión, la unidad de frenado se activa para reducir la tensión del bus de CC según la tensión de la alimentación de CA. 14 Issue code: cebe2
4.10 Sistema de protección con límite de potencia Advertencia El sistema de protección con límite de potencia está diseñado sólo para proporcionar una protección auxiliar. Por motivos de seguridad y protección contra incendios, la resistencia de frenado debe conectarse en serie con un dispositivo de protección térmica. Este dispositivo se emplea para evitar que la resistencia pueda provocar un incendio si el transistor de frenado se activa permanentemente o se cortocircuita. Si está activado, este dispositivo debe desconectar la alimentación de CA de los módulos del accionamiento. El sistema de protección con límite de potencia proporciona una protección auxiliar al grupo de resistencias de frenado contra la disipación anormal o excesiva mediante la reducción del porcentaje de trabajo. Inicialmente, la unidad de frenado funciona con el porcentaje de trabajo máximo necesario. Si la potencia media llega al límite definido con el interruptor de selección SW1 de la tarjeta IN99, el sistema de protección auxiliar reduce progresivamente el porcentaje de trabajo. Si se activa el límite de potencia, se ilumina un indicador en la tarjeta IN99 de la unidad de frenado y se abre el contacto de relé Limit en los terminales 4 y 5 de CON 1. El ajuste del interruptor SW1 determina lo siguiente: El porcentaje de trabajo resultante El tiempo inicial para la activación del límite (reducción del porcentaje de trabajo) Ajuste el interruptor SW1 para la disipación de la potencia media necesaria en el grupo de resistencias de frenado, tal como se muestra en la siguiente tabla. Issue code: cebe2 15
Potencia de frenado constante La potencia de frenado es constante en aplicaciones en las que se mantiene la velocidad durante el frenado (por ejemplo, la disposición del cableado). Las cifras de la siguiente tabla son aplicables únicamente cuando la potencia de frenado es constante. La tabla muestra la potencia media, el porcentaje de trabajo y el tiempo antes de activarse el límite por un valor de 3Ω para la resistencia de frenado y una potencia pico continua de 200kW (250 A a 800V). Ajuste del interruptor SW1 Potencia de frenado con el límite activado Porcentaje de trabajo con el límite activado Tiempo para la activación del límite 1 4 kw 2 % 5 segundos 2 8 kw 4 % 9 segundos 3 12 kw 6 % 14 segundos 4 16 kw 8 % 19 segundos 5 20 kw 10 % 24 segundos 6 24 kw 12 % 29 segundos 7 28 kw 14 % 34 segundos 8 32 kw 16 % 39 segundos Por ejemplo, el ajuste 4 causa la absorción de los 200kW de potencia pico durante 19 segundos. Después, el porcentaje de trabajo se reduce progresivamente hasta que se fija en el 8%. Por tanto, la potencia media es el 8% de 200kW = 16kW. Deceleración de la propia inercia La potencia de frenado se reduce en un intervalo de tiempo, en aplicaciones en las que la velocidad del motor y por tanto, la potencia regenerada, se reduce durante el frenado. El diagrama de la Figura 5 muestra el período de repetición mínimo permitido para un rango de tiempos de frenado, suponiendo que el frenado comienza con la potencia pico y que la potencia se reduce progresivamente conforme la carga disminuye. El diagrama es aplicable sólo cuando la potencia de frenado se reduce en un intervalo de tiempo y el interruptor SW1 está ajustado en 8. Si el período de repetición es superior al valor definido por la curva, el sistema de protección auxiliar no se activará para que la potencia pico de frenado esté siempre disponible al comienzo de cada frenado. 16 Issue code: cebe2
Tiempo para el frenado por la propia inercia hasta la parada segundos Período de repetición segundos Figura 5 Relación entre el tiempo de frenado y el período de repetición mínimo cuando la potencia de frenado se reduce durante el frenado Advertencia Si se desconecta la alimentación de CA del accionamiento, el sistema de protección con límite de potencia se reiniciará automáticamente y no reconocerá si la resistencia ya está caliente. Si se desconecta la alimentación de CA de los módulos del accionamiento estando en funcionamiento el sistema de protección con límite de potencia, permita la refrigeración de la resistencia de frenado durante un máximo de 20 minutos antes de volver a utilizar los módulos del accionamiento, para una óptima protección de la resistencia. Issue code: cebe2 17
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