Diapositiva 1 - Schneider Electric

Comments

Transcription

Diapositiva 1 - Schneider Electric
Fundamentos de Arranque
Motor
Ing. Guillermo Suárez
Mayo 2009
Schneider Electric - Ahorro de Energía – Mayo 2009
65
Schneider Electric - Ahorro de Energía – Mayo 2009
66
Schneider Electric - Ahorro de Energía – Mayo 2009
67
Schneider Electric - Ahorro de Energía – Mayo 2009
68
Schneider Electric - Ahorro de Energía – Mayo 2009
69
80 años de innovación
TeSys D
TeSys U
TeSys T
Busbar Contactor
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
2
Una historia de innovación que no
termina.
Motor Circuit Breaker GV3P
EveLink power terminal
D2 : new raw
material,
more modularity
& accessories
1990
First monobloc
contactor
*
1960
1935
The very first
contactor ...
1973
*
* First motor
1924starter enclosure
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Modularity
concept
with the new
TeSys range
2000
2004
*
*
1993
*
GV2: a really
impulsion to 2
*
First modular component
contactor
solution
*
*
2006
Motor Management
System Tesys T
Give your motor
starter a sixth sense !
Tesys Mod. U
All in 1 product
Disconnection ,
Electronic protection ,
Switching ,
3
Campo de actividad
Utilities
Distribution
Terminal
loads
source
switching
M
Circuit
switching
Process
Machine
Terminal
loads
Terminal
loads
M
M
M
M
Lighting
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
4
Funciones asociadas al arranque motor
Distribución baja tensión
Aislamiento
Seccionamiento
Protección corto-circuito
Protección sobrecarga
Maniobra
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
5
Seccionamiento
● Este dispositivo tiene la habilidad de aislar y desconectar.
● Puede ser usado con seguridad con carga.
● No incluye ningún mecanismo de protección.
● Puede ser usado como un botón de parada de emergencia
(Con la cubierta amarilla y la manija roja).
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
6
Interruptor
● Estos equipos pueden ser manejados con carga.
● Incluyen fusibles para la protección de corto
circuito.
● La operación se realiza por la manija del lado.
GS1
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
7
Protección contra corto circuito
disyuntor magnético
● Este equipo proporciona la protección contra los corto
circuitos. El detecta y despeja los altos niveles de corriente de
corto circuito hasta el limite de su capacidad de ruptura.
● Tiene la capacidad de desconexión
● El reset después de la falla puede ser realizado manualmente
con el mando rotatorio del equipo o remotamente usando
módulos específicos para esta acción.
GV2-L
● Para fallas de baja corriente, la operación de un disyuntor, es
mas rápida que la de los fusibles.
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
8
Protección Magnética.
● Este disyuntor incluye tanto la protección
magnética contra cortocircuitos, como la
protección térmica ( sobrecarga de motor).
● Ya que estos equipos incluyen todos los tipos
de protección y tiene la capacidad de
desconexión, pueden ser usados como un
arrancador de motor para máquinas simples.
GV2-ME
● Bloques adicionales pueden ser añadidos para
permitir el reset remoto y el control del
disyuntor.
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
9
El Contactor
● Apertura y cierre bajo carga- capacidad de switcheo.
● Manejo remoto utilizando un electroimán con un circuito de
control separado .
● Cuando la bobina del contactor es energizada, La parte
móvil del contactor se mueve y la corriente puede pasar de
la red de suministro a la carga.
LC1-D
contactor
● Estos equipos tienen contactos auxiliares incluidos que se
mueven simultáneamente con la parte móvil del contactor .
Bar
contactor
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
10
El Relé Térmico
● La sobrecarga es la falla mas común en las máquinas.
● La sobrecarga crea un aumento de la corriente que pasa
a la carga y produce un calentamiento peligroso de la
misma.
● La sobrecarga puede afectar los materiales de
aislamiento y así mismo el tiempo de vida del motor.
LRD Relay
● El relé esta compuesto de 3 elementos bimetalicos, cada
uno rodeado de una bobina que lleva su corriente de
fase.
● Cuando la corriente se incrementa o disminuye , estos
materiales tendrán una deformación, equivalente a la
corriente que esta pasando por ellos hacia la carga.
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
11
Arranque Motor Combinado
● En 1983, Telemecanique lanzo el primer equipo
capaz de interrumpir , maniobrar y proteger térmica
y magnéticamente: EL INTEGRAL
● Este tipo de producto ofrece todas las protecciones
del motor en un solo producto.
Integral
● Ofrece COORDINACION TOTAL: No hay soldadura
de los contactos después de una falla por cortocircuito, reduciendo el tiempo de parada y por ende
el de mantenimiento.
● El arrancador TeSys U ofrece la capacidad de
comunicación integrada con buses de campo y
mucha modularidad.
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
TeSys U
12
Distribución de bajo voltaje
Isolation
Disconnection
Short circuit protection
Overload protection
Switching
Aísla el equipo del suministro eléctrico
Interrumpe la corriente por el equipo
Protege la vida humana y los daños
Materiales causados por los C.C
Protege al motor de las corrientes de
sobrecarga
ON / OFF Cargas
Motor
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
13
Distribución de bajo voltaje
Isolation
Switch Disconnector
TeSys VARIO
Disconnection
Short circuit protection
Overload protection
Switching
Motor
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
IEC 60 947-3
14
Distribución de bajo voltaje
Isolation
Motor Circuit Breakers
TeSys GV
Disconnection
Short circuit protection
Overload protection
Switching
Motor
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
IEC 60 947- 2
15
Distribución de bajo voltaje
Isolation
Disconnection
Short circuit protection
Contactors
TeSys K
TeSys D
TeSys F
Bar Contactors
Overload protection
Switching
Motor
IEC 60 947- 4 -1
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
16
Distribución de bajo voltaje
Motor Starters
TeSys U
Power
Isolation
Disconnection
Short circuit protection
Overload protection
Control
Switching
Motor
IEC 60 947- 6
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
17
Arranque Motor
Fuse
Switch
On-load
switch
switch
disconnector
Contactor
GS1
LC1D
Vario
Isolation

Thermal
relay
LRD

Magnetic
circ. brkr.
Therm.
magnetic
circ. brkr.
Starter
controller
GV2P
GV2ME
TeSys U












On-load switch


Short-circuit
protection


Overload
protection
Control


Manual control
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
18
Teoria arranque motor
● La corriente gradualmente
baja como consecuencia del
aumento de la velocidad del
motor.
300
700
250
600
500
200
400
150
300
100
200
50
CURRENT (%)
● La corriente se eleva al
instante a niveles de LRC (la
corriente de Rotor Cerrada) .
Esto causa una corriente
transitoria, que puede tener
efectos indeseables sobre el
suministro.
FULL LOAD TORQUE (%)
● Voltaje de arranque
100
0
0
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
0
SLIP (%)
● La carga del motor afecta sólo
el tiempo tomado para la
aceleración.
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
19
Arranque D.O.L*
● Corriente disponible Arranque = 100%
● Pico de corriente arranque = 4 to 8 In
● Pico de torque en arranque = 0.6 to 1.5Tn
● Ventajas:
Aplicaciones Típicas:
Pequeñas Máquinas.
● Arranque simple
● Bajo costo
● Alto torque en el arranque
● Desventajas :
● Alta corriente de arranque y torque
● El suministro de energía debe aguantar el pico
de corriente.
● Duro arranque mecánico.
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
* Direct On Line
20
Arranque Motor Asincrono D.O.L.*
● La solución mas frecuentemente usada.
● La solución mas económica y simple.
● No es plano el arranque (no elevadores,
escaleras..)
● Alta corriente de Arranque (5 to 8x In).
● El único método de arranque que no reduce
el torque. (excepto con variador de
velocidad.
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
21
Arranque Motor Asincrono D.O.L.*
Control and
Protection
during starting
phase
Rated
Torque
Load torque maximum zone
during starting phase
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Load torque
maximum
zone during
running
phase
Control and
Protection
during
running
phase
22
Estrella-Triangulo - Arranque
● Corriente disponible arranque = 33%
● Pico de corriente arranque = 1.3 to 2.6 In
● Pico torque arranque: = 0.2 to 0.5 Tn
● Ventajas :
● Arranque Simple y económico.
● Buen torque de arranque y corriente.
Aplicaciones
Típicas:
Máquina que
arrancan sin carga
(pequeñas bombas
centrífugas,
ventiladores etc.)
● Desventajas :
● Bajo torque de arranque.
● No se pueden ajustar parámetros en el arranque.
● La perdida de suministro en el motor produce una
corriente transitoria máxima severa.
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
23
Teoria Arranque Motor
Es necesario cambiar esta transición y
también proteger el motor y la instalación
insuficiente para acelerar esta
carga en configuración de
estrella
• Desventajas:
• - No ajuste en arranque.
• El cambio de estrella a
triangulo causa corrientes
dañinas y trasientes de torque.
300
700
250
600
500
200
400
150
300
100
200
50
100
0
100 90
CURRENT (%)
• Momento de rotación
FULL LOAD TORQUE (%)
Star-Delta
0
80
70
60
50
40
30
20
10
0
SLIP (%)
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
24
Teoria arranque motor
● El motor al principio es
conectado en la configuración
de estrella y luego, después
de un tiempo predeterminado,
el motor es desconectado del
suministro y conectado de
nuevo en la configuración
delta.
● La corriente y el momento de
rotación en la configuración de
estrella son un tercio de la
corriente de voltaje y el torque
cuando el motor es conectado
en la configuración delta.
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Main
Contactor
Delta
Contactor
Thermal
Overload
Motor
3~
Star
Contactor
25
Arranque motor asíncrono Star - Delta
● Is: DOL start current
I(A)
Is
T (Nm)
● Is/3: start current under star
connection
● Ts: DOL start torque
● Ts/3: start torque under star
connection
Ts
Is/3
Ts/3
● Tr: resistive torque (load)
Tr
Star
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Delta
n (rpm)
26
Arranque Motor asíncrono Star - Delta
● Corriente pico limitada a (1.3 to 1.6x In)
● Motor especifico para la aplicación.
● Maquinas que presenten bajo torque en el arranque.
● Ventiladores, compresores, maquinas herramientas.
● Corrientes transitorias en el cambio de estrella a
triangulo.
● Si la temporización en estrella es muy corta, se vuelve
un arranque directo.
● Si el torque resistente es mas alto en el cambio de
estrella el motor se parara.
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
27
Técnica
La coordinación de protecciones para las
soluciones arranque motor
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
28
Técnica: Coordinación de Protecciones
● Efectos de un Corto-Circuito
● Efectos electrodinámicos de corriente cresta î :
● repulsión de los contactos.
● propagación de arcos eléctricos
● ruptura de los materiales aislantes, deformación de piezas
● Efectos térmicos l2t :
● fusión de los contactos
● generación de arcos eléctricos
● calcinación de los materiales aislantes
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
29
Repulsión de contactos:
● Comportamiento del contactor bajo el efecto de corrientes de cortocircuito no limitadas
Tiempo
Repulsión de los contactos
provocada por la energía generada
por el corto-circuito
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Tiempo
La energía debida al cortocircuito aumenta, el arco se
vuelve importante
Tiempo
Los contactos en plata entran
en fusión y se sueldan
30
Repulsión de contactos:
● Comportamiento del contactor bajo el efecto de corrientes de cortocircuito limitadas
Courant Icc
Tiempo
Inicio de la repulsión de los
contactos bajo el efecto del cortocircuito
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Tiempo
La energía debida al cortocircuito es limitada, la repulsión
es anulada
Tiempo
Los contactos quedan
operacionales
31
● Definición
● Pruebas de la aparamenta eléctrica en condiciones extremas. La
coordinación es definida según el estado de los productos después de la
prueba.
● Ausencia de coordinación
● Los riesgos son importantes para el operador, los daños físicos y materiales
pueden serlo igualmente.
● Coordinación tipo 1
● Ningún riesgo para el operario. Es la solución estándar más utilizada.
● Antes de rearrancar, la revisión del arranque puede hacerse necesaria.
● Coordinación tipo 2
● Es una solución de alto desempeño. Se admite una ligera soldadura de los
polos del contactor si son fácilmente separables.
● Coordinación total ó Continuidad de servicio
● Es la solución de más alto desempeño.
● Rearranque inmediato sin precauciones particulares.
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
32
Coordinación total, continuidad de
servicio
● Aparatos que responden a todas las funciones del Arrancador Motor
según la norma IEC947-6-2 (TeSys U)
● Seguridad de las personas y de las instalaciones
● Ningún daño, ningún riesgo de soldadura
El aislamiento eléctrico se debe mantener
● Después del despeje de la falla, el arrancador-motor debe estar en
capacidad de rearrancar inmediatamente.
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
33
El contactor y el arranque motor
Coordinación con dispositivo de protección contra los corto circuitos
(DPCC)
Arranque motor correctamente
combinado
Relé de sobrecarga
TeSys U
1 Base potencia 32A
2 Base potencia 12A
Somme des I²dt 10³
Temps
Capacidad de cierre del
contactor Pc
selon IEC 947-4
DPCC
Límite térmico del relé
de sobrecarga sin
daño
Arranque
Icc presumido (kA)
Courant
Sobrecarga normal
Rotor bloqueado
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Corto-circuito
34
Técnica: Las clases de disparo
● Definición
● La clase de disparo define la duración del disparo a 7,2 Ir. La selección
se efectúa en función de la aplicación instalada.
Clase 10A 2 < Tp <= 10s
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
Clase 10
4 < Tp <= 10s
Clase 20
6 < Tp <= 20s
Clase 30
2 < Tp <= 30s
35
Principales fallas de motor
10%
5%
12%
Over Load
10%
18%
Moisture
Contamination
Aging
Single Phasing
Bearing
Miscellaneous
10%
35%
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
36
Make the most of your energy
Schneider Electric - Fundamentos de Arranque Motor – Mayo 2009
42