ACS Acionamentos CA de Média Tensão para o Controle de Velocidade e Conjugado de Motores de kW

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1 ACS 1000 Acionamentos CA de Média Tensão para o Controle de Velocidade e Conjugado de Motores de kW

2 2 - ACS 1000 ABB

3 Desempenho Simplificado Possuindo mais de um século de experiência em produtos industriais, a ABB oferece uma solução simples e confiável para o controle eletrônico de potência: o acionamento de média tensão ACS 1000 para o controle de velocidade e conjugado de motores de indução para tensões de 2,3, 3,3 e 4,0 kv. Características Chave do Produto Retrofit-ready Pronto para utilização em motores existentes e adequado para a maioria das aplicações de média tensão incluindo bombas, ventiladores, compressores, máquinas de extrusão, correias transportadoras, entre outros. Filtro senoidal de saída Para saídas de tensão e corrente puramente senoidais: utilização de motores padrão, sem nenhuma redução da potência do motor, ausência de estresse de tensão e nenhuma tensão de modo comum na isolação do motor Semicondutores de potência IGCT Para a mais alta confiabilidade Projeto sem fusíveis Para um circuito de proteção confiável, sem envelhecimento e livre de manutenção Plataforma de controle DTC Para excepcional desempenho de velocidade e conjugados elevados Confiabilidade e Robustez Sabemos que confiabilidade é um fator de suma importância. O reduzido número de componentes do ACS 1000 torna-o inerentemente mais confiável. Adicionalmente, testamos cada componente individualmente e realizamos em fábrica o teste de carga para cada acionamento. Integração Facilitada do Sistema O ACS 1000 está preparado para ser utilizado em modificações em sistemas existentes e conta com uma variedade de opções flexíveis que podem ser selecionadas de acordo com as necessidades da aplicação. A influência de harmônicas e perturbações da rede sobre o equipamento elétrico existente são minimizadas. Motores padrão podem ser utilizados sem qualquer redução da capacidade nominal do equipamento ou necessidade de isolamento especial do motor. Elevados Níveis de Desempenho O ACS 1000 proporciona um controle de processo preciso através do Controle Direto do Conjugado (Direct Torque Control DTC), uma tecnologia patenteada da ABB. O DTC responde ao degrau de conjugado de forma mais rápida que qualquer outra plataforma de controle do motor. Isto assegura a mais alta precisão de controle sem a utilização de um transdutor de velocidade mesmo frente a súbitas variações da tensão de entrada ou da carga. Serviço Compreensivo Temos a mais ampla organização mudial de serviços a qual suporta todo acionamento que entregamos. Desde treinamentos até apoios técnicos, estamos prontos a proporcionar-lhe um compreensivo programa de opções de serviço. Transformador de isolação Retificador Barramento CC Inversor Filtro Motor de indução Topologia do acionamento ACS 1000: inversor de tensão de três níveis com filtro senoidal de saída. ABB ACS

4 Integração do Sistema Integração facilitada em sistemas existentes Devido às suas funções embarcadas préprogramadas e ferramentas de software amigáveis ao usuário, o ACS 1000 é provavelmente o acionamento de média tensão de mais rápida posta em marcha do mundo. A ABB oferece uma estratégia de comunicação aberta possibilitando sua conexão a controladores lógico programáveis (CLP) ou sistemas de controle distribuído (DCS). O sistema disponibiliza a conectividade fieldbus com uma grande variedade de protocolos. O ACS 1000 cumpre com as especificações IEEE e IEC para distorção harmônica de tensão e corrente em praticamente todas as instalações. Isto elimina a necessidade de dispendiosos filtros de harmônicas e protege outros equipamentos elétricos de distúrbios de harmônicas. Simplicidade e pronto para ser utilizado em sistemas existentes O ACS 1000 está otimizado para substituições de sistemas já existentes. Com sua pequena área de instalação e flexibilidade do transformador de isolação de entrada, o acionamento pode ser instalado onde seja necessário. Sua avançada rotina de identificação do motor simplifica o procedimento de posta em marcha através da determinação automática de todos os parâmetros chave do motor simplesmente entra-se com os dados de placa do motor e o ACS 1000 se encarrega de todo o resto. Graças à perfeita forma de onda senoidal de saída, motores de indução existentes podem ser utilizados sem redução da potência. O sistema também assegura que o motor não esteja submetido a prejudiciais tensões de modo comum. Isto significa que o motor não requer um isolamento especial. O ACS 1000 cumpre com os padrões EN (IEC), CE, UL, cul e outros para assegurar uma integração facilitada em todo o mundo. Integração do sistema ACS 1000 Pronto para ser utilizado em modificações de sistemas existentes Saída senoidal Reduzidas harmônicas da rede Elevado fator de potência Pequena área de instalação Rápida posta em marcha Cumprimento com os padrões de compatibilidade eletro-magnética Facilidade de integração com os componentes do sistema Flexibilidade do sistema O ACS 1000 pode ser configurado tendo um transformador de isolação de entrada a seco integrado ou instalado separadamente. Esta flexibilidade permite a utilização de transformadores a óleo quando o mesmo será instalado ao tempo. A vantagem desta abordagem é evitar a dissipação das perdas de calor do transformador na sala elétrica. Filtro senoidal de saída Tensão Corrente 0 Assegura saídas senoidais de tensão e corrente do lado do motor Compatível com motores de indução padrão Evita redução de potência do motor Elimina estresses de tensão e tensões de modo comum sobre o isolamento do motor Reduz o nível de ruído do motor Permite a utilização de cabos nãoblindados Formas de onda de saída com o motor operando a plena velocidade. O filtro do acionamento ACS 1000 garante tensões e correntes perfeitamente senoidais do lado do motor. 4 - ACS 1000 ABB

5 Industrial IT ABB Industrial IT significa aumento da padronização e transparência na interação entre os diferentes produtos ABB. O ACS 1000 certificou-se com o símbolo Industrial IT Enabled, uma marca especial que indica sua integração facilitada à arquitetura Industrial IT de uma maneira conectar e produzir ( plug & produce ). Benefícios Fácil integração do acionamento ao ambiente industrial Disponibilidade de todas informações do acionamento em forma eletrônica Communicação do acionamento através de painéis de controle, conectores fieldbus padrão e interfaces (OPC, OLE para Controle de Processo) Ferramentas de fácil utilização para posta em marcha e manutenção Sistemas de suporte ao cliente para treinamento de produto, help desk e serviços Sistemas de negócios para busca de fornecedores, compras e peças de reposição Controladores de processo Rede de controle Controladores de aplicação Fieldbus Acionamento CA de baixa tensão Acionamentos CA de média tensão Máquinas elétricas do processo Software para dimensionamento, configuração, posta em marcha, monitoramento e documentação Ferramentas de software para cálculos de energia, análise de eficiência e seleção do novo acionamento O Conceito Industrial IT ABB ACS

6 Tecnologia Consistente e de Ponta O desafio da média tensão Até o momento, as chaves de potência adotadas em acionamentos de média tensão eram o tiristor GTO (Gate Turn Off Thyristor) ou o transistor IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Para aplicações de média tensão estes elementos implicavam em compromissos de projeto que aumentavam o custo e complexidade dos sistemas de controle de potência. ABB está familiarizada com estes compromissos. Investimos e desenvolvemos estes elementos por muitos anos. IGBT: Abordagem Transistorizada Convencional IGBTs de baixa e média tensão têm sido utilizados em acionamentos de média tensão. IGBTs têm chaveamento rápido mas as perdas de condução são elevadas à média tensão, demandando uma conexão série de múltiplos IGBTs. IGBTs de alta tensão necessitam menos elementos em série mas apresentam perdas de condução ainda maiores. O aumento de componentes utilizados implica em acionamentos maiores, com conseqüente aumento de custos e redução da confiabilidade. GTO: Tiristor Padrão A tecnologia GTO é confiável e as perdas de condução em média tensão são toleráveis. O problema é que seu chaveamento não homogêneo requer um grande circuito adicional para o bloqueio. Novamente o número de componentes aumenta, resultando em acionamentos complexos, de custos elevados e confiabilidade diminuída. IGCT: Especialmente Projetado para Média Tensão ABB conhece os requisitos necessários para um dispositivo de potência de média tensão: Elevadas freqüências de chaveamento como o IGBT Baixas perdas de condução como o GTO Confiabilidade em uma ampla gama de aplicações de média tensão A ABB desenvolveu uma solução simples baseada em uma tecnologia comprovada: o tiristor IGCT (Integrated Gate Commutated Thyristor). Esta tecnologia evolucionária consiste em um GTO modificado, o qual incorpora significativos avanços de projeto. O novo IGCT apresenta chaveamento rápido e homogêneo, com perdas inerentemente baixas. O IGCT é utilizado em inversores de tensão (VSI) os quais são intrínsecamente menos complexos e mais eficientes quando comparados a outras topologias. Baseando-se no IGCT, o ACS 1000 vence o complexo desafio dos acionamentos de média tensão. Semicondutores de potência IGCT para elevada confiabilidade e desempenho. 6 - ACS 1000 ABB

7 Tecnologia consistente requer menos componentes Dependendo do nível de tensão, o acionamento de média tensão baseado em IGCTs requer tipicamente somente um quinto do número de dispositivos semicondutores de potência que soluções IGBT de baixa tensão existentes. Baixas perdas do IGCT significam menos equipamentos de refrigeração e maior confiabilidade. Menos componentes. Maior confiabilidade. Solução simplificada. IGCT melhora o desempenho e a confiabilidade, extendendo os limites das soluções Comparação de Dispositivos de Potência para Aplicações em Média Tensão GTO LV IGBT HV IGBT IGCT Tecnologia de Chaveamento Disponível para a maioria dos níveis de MT Somente disponível para diversos níveis de MT por meio de conexão série Somente disponível para diversos níveis de MT por meio de conexão série Disponível para a maioria dos níveis de MT Baixas perdas de condução Moderadas perdas de condução Elevadas perdas de condução Baixas perdas de condução Elevadas perdas de chaveamento Baixas perdas de chaveamento Moderadas perdas de chaveamento Baixas perdas de chaveamento Baixa freqüência de chaveamento Elevada freqüência de chaveamento Elevada freqüência de chaveamento Elevada freqüência de chaveamento Necessidade de snubbers* Sem snubbers* mas necessita circuito de gate sincronizado Sem snubbers* mas necessita circuito de gate sincronizado Sem snubbers* Circuito de gate separado Circuito de gate compacto Circuito de gate compacto Circuito de gate integrado Circuito de Potência Seguro contra falhas catastróficas Necessidade de proteção adicional Necessidade de proteção adicional Seguro contra falhas catastróficas Projeto do Equipamento Moderado número de componentes Compacto Elevado número de componentes Elevado número de componentes implica em reduzida confiabilidade e grandes tamanhos do equipamento Moderado número de componentes Compacto Reduzido número de componentes Muito compacto Cabeamento e interconexão moderados Cabeamento e interconexão elevados Cabeamento e interconexão moderados Cabeamento e interconexão reduzidos *Snubbers são também conhecidos como circuitos de proteção RC ou circuitos amaciadores. ABB ACS

8 Acionamento CA de Média Tensão ACS 1000 Refrigerado a Ar Pequena área de instalação. Não requer espaço para o acesso da parte traseira. Maior flexibilidade para integração em sistemas existentes. Gabinete compatível eletromagneticamente (EMC) para operação sem problemas em ambientes eletromagnéticos. Portas das seções de potência com travamento eletromecânico de segurança Seção de controle Mesma disposição para unidades refrigeradas a ar e água Painel de controle amigável ao usuário para operação local Interface com visor multilinguagem Botoeira liga/desliga para alimentação principal Botão para parada de emergência Chave de terra do barramento CC para maior segurança Entrada de ar para refrigeração 8 - ACS 1000 ABB

9 Seção separada para a conexão dos cabos de potência Entrada/saída de cabos por cima ou por baixo como padrão Eletrônica de controle montada em quadro móvel para acesso facilitado Ventilador integrado para baixos níveis de ruído Semicondutores de potência IGCT para maior confiabilidade e desempenho Placa de controle com poderoso processador digital de sinais e DTC Fibra ótica para imunidade a ruídos e isolação galvânica Placas de E/S padrão e opcionais para maior funcionalidade Bateria para a alimentação de emergência dos circuitos eletrônicos para máxima confiabilidade Ponte retificadora de entrada com 12 pulsos como padrão Ponte retificadora de entrada com 24 pulsos como opcional, para severos limites de harmônicas Filtro de saída para formas de onda senoidais de tensão e corrente ABB ACS

10 Acionamento CA de Média Tensão ACS 1000 Refrigerado a Água Pequena área de instalação e integração melhorada em sistemas existentes. Gabinete compatível eletromagneticamente (EMC) para operação sem problemas em ambientes eletromagnéticos. Seção de controle Mesma disposição para unidades refrigeradas a ar e água Painel de controle amigável ao usuário para operação local Interface com visor multilinguagem Botoeira liga/desliga da alimentação principal Botão para parada de emergência Chave de terra do barramento CC para maior segurança Portas das seções de potência com travamento eletromecânico para segurança 10 - ACS 1000 ABB

11 Seção separada para a conexão dos cabos de potência Entrada/saída de cabos por cima ou por baixo como padrão Eletrônica de controle montada em quadro móvel para acesso facilitado Módulos do inversor montados em quadro móvel para acesso facilitado e melhor manutenção Semicondutores de potência IGCT para maior confiabilidade e desempenho Placa de controle com poderoso processador digital de sinais e DTC Fibra ótica para imunidade a ruídos e isolação galvânica Placas de E/S padrão e opcionais para maior funcionalidade Bateria para a alimentação de emergência dos circuitos eletrônicos Filtro de saída para formas de onda senoidais de tensão e corrente Ponte retificadora de entrada com 12 pulsos como padrão Ponte retificadora de entrada com 24 pulsos como opcional, para severos limites de harmônicas Gabinete da unidade de refrigeração a água: Inclui sub-sistemas principal e secundário de tratamento de água Acessível durante a operação do acionamento Permite o acesso para serviço sem a necessidade de drenar o circuito de água Bombas redundantes opcionais ABB ACS

12 Desempenho Tecnologia DTC como Coração do ACS 1000 O controle direto de conjugado (DTC) é um método de controle do motor otimizado para acionamentos CA, o qual permite o controle direto de todas a principais variáveis do motor. Isto oferece novas maneiras de controlar um acionamento CA nunca antes realizadas, trazendo benefícios para todas as aplicações. O que é o Controle Direto de Conjugado? O Controle Direto de Conjugado (DTC) é um revolucionário método de controle de motores para acionamentos CA que permite o controle preciso tanto da velocidade quanto do conjugado do motor sem a realimentação da posição ou velocidade do eixo do motor. No DTC o fluxo de estator e o conjugado são utilizados como principais variáveis de controle. Os cálculos das variáveis de estado do motor são atualizadas vezer por segundo (isto é, a cada 25ms), no avançado modelo do motor implementado em software através de um processador digital de sinais de alto desempenho. Devido à contínua atualização do estado do motor e da comparação dos valores reais com os de referência, cada estado de chaveamento do inversor é determinado separadamente. Ausência de Tacômetros Resposta típica ao degrau de conjugado (T) do acionamento DTC comparado ao controle vetorial de fluxo de malha aberta com modulação por largura de pulso (PWM) Tacômetros são instrumentos sensíveis em ambientes agressivos de processo e os mesmos são suscetíveis a falhas. Através do DTC, o ACS 1000 opera o motor com precisão e máximo desempenho sem a necessidade de realimentação de velocidade. Conjugado de Partida Maximizado O preciso controle do conjugado proporcionado pelo DTC permite que o ACS 1000 ofereça máximo conjugado de partida, de forma controlada e suave. Resposta Rápida a Flutuações da Rede e Mudanças de Carga A excepcional rapidez de resposta ao degrau de conjugado do ACS 1000 significa que o sistema é capaz de responder a variações do processo e da rede de forma extremamente rápida. Isto permite um fácil controle de situações de perda de alimentação e mudanças súbitas de carga. Nível de Ruído Reduzido Devido à determinação do chaveamento de forma individual, o ACS 1000 não tem freqüência fixa de chaveamento. Isto elimina ressonâncias que podem causar ruídos irritantes, os quais estão associados a acionamentos CA que utilizam a tecnologia convencional de modulação por largura de pulso (PWM). Elevada Eficiência As baixas perdas inerentes aos dispositivos de chaveamento IGCT são idealmente complementadas pelo elevado desempenho econômico do DTC, chaveando precisamente e somente quando necessário ACS 1000 ABB

13 DriveWare, as Ferramentas para o Aumento de Produtividade Ferramentas da Família ACS Fáceis de Usar O ACS 1000 incorpora o mesmo conjunto de ferramentas amigáveis ao usuário como os demais acionamentos da família de produtos ACS. Isto facilita o trabalho com diferentes acionamentos ABB em uma mesma planta. As ferramentas baseadas em micro-computador PC incluem DriveWindow, DriveSupport e DriveOPC. Sua operação on-line proporciona posta em marcha e controle simplificados, monitoramento contínuo e facilidade de manutenção. DriveWindow O DriveWindow da ABB é uma ferramenta avançada e fácil de usar para a posta em marcha e manutenção do sistemas de acionamentos em diferentes indústrias. Características Acesso a todos os acionamentos conectados à mesma rede. Apresentação gráfica Monitoramento e modificação off-line e online de sinais e parâmetros do acionamento. Cópia de segurança dos parâmetros do acionamento. O arquivo contendo estes dados pode ser facilmente recarregado. Diagnose de falhas, indicação do estado do acionamento e histórico de falhas. Compatibilidade com Modbus, RS485. DriveSupport O DriveSupport é uma ferramenta de serviço multimídia, simples, clara e concisa, a qual provê imagens e instruções precisas para correção de falhas e serviços em acionamentos. DriveSupport torna o processo de correção de falhas mais fácil e transparente. Características Diagnósticos de falhas e alarmes Testes e verificação de prováveis causas de falhas Localização de elementos danificados Indicação de procedimentos passo-a-passo de reposição Gravação das atividades de manutenção DriveOPC DriveOPC é um pacote de software que permite a comunicação entre aplicações baseadas em Windows* e acionamentos ABB. *Windows é marca registrada da MicroSoft Corporation. Características Controle e monitoramento através de software de controle de processos baseado em PC. Interface padrão Conexão remota através de rede local (LAN) Acesso Ao controle do acionamento Aos sinais e parâmetros Aos registradores de dados e falhas ABB ACS

14 Problemas e Soluções ACS 1000 O ACS 1000 soluciona os problemas em todas as áreas abaixo indicadas. Alimentação Conversor Motor Configuração básica do sistema de acionamento Alimentação Soluções ACS 1000 Conformidade aos padrões IEEE e IEC Fator de potência fundamental de 0,97 e fator de potência constante e total de 0,96 para todos valores de velocidade. Tranformador pode ser instalado separado do conversor ou ao tempo para manter perdas de calor fora da sala elétrica Conversor Soluções ACS 1000 Tecnologia de semicondutores de potência IGCT para máxima confiabilidade. Reduzida área de instalação Compatível com a legislação de compatibilidade eletromagnética. Tensão e corrente senoidais de saída Motor Soluções ACS 1000 Compatibilidade com motores de indução padrão. DTC e filtro de saída contribuem para redução do ruído audível do motor. Eliminação de estresses de tensão e tensões de modo comum no isolamento do motor. Benefícios Evita penalidades e estragos ao sistema: 5 a e 7 a harmônicas são suprimidas pela ponte retificadora a diodos de 12 pulsos Ponte retificadora a diodos de 24 pulsos para redes mais exigentes. Equipamentos de potência reativa adicionais e caros são eliminados. Somente 6 cabos de transformador são necessários ao invés de até 45 em configurações multi-nível. Benefícios Conversor de alta confiabilidade e elevado desempenho. Preparado para utilização em sistemas existentes. Conformidade à legislação de saúde e segurança. Previne a emissão eletromagnética a equipamentos vizinhos. Benefícios Evita despesas de engenharia para acionamentos dedicados e para projetar um novo motor. Nenhuma redução da potência do motor. Ausência de reflexões de tensão em longos cabos de motores. Poupa a isolação do motor e previne danos aos rolamentos do motor. Não exige cabos de motor blindados ACS 1000 ABB

15 Confiabilidade e Serviço A ABB sabe da importância da confiabilidade do equipamento para o sucesso dos clientes. Estamos comprometidos em garantir qualidade e desempenho de cada acionamento entregue. Com este fim, realizamos grandes investimentos em uma plataforma de testes dedicada ao ACS O ACS 1000 é suportado pela maior equipe de serviços de acionamentos na indústria. Isto significa serviço rápido atendendo às necessidades específicas de sua planta. Plataforma de Testes Dedicada ACS 1000 Pode-se assegurar que o acionamento foi cuidadosamente preparado para uma integração facilitada à sua planta. Simplesmente confiável. Extensa Experiência Como originadores da tecnologia de acionamento CA ao final dos anos 60, a ABB tem mais de 30 anos de conhecimento de aplicação em todos os setores industriais e virtualmente em cada país. Obtivemos nossa experiência por escutar nossos clientes e desenvolver produtos que cumprem seus requisitos e necessidades. Máquinas de teste ABB na fábrica de acionamentos na Suíça. Em cada ACS 1000 realizam-se testes de carga para submetê-lo a condições operacionais reais, antes de ser embalado e enviado ao cliente. Treinamento Treinamento extensivo pode ser proporcionado aos nossos clientes de acionamentos de média tensão em nossos centros dedicados ABB University, localizados na Ásia, América e Europa. Vários cursos são oferecidos, desde tutoriais básicos até programas personalizados, cobrindo as necessidades específicas de cada cliente. Qualquer que seja sua indústria, os engenheiros da ABB estarão capacitados a comunicar na linguagem de seu negócio e não em jargões técnicos. Escutamos. Aprendemos. Entregamos as melhores soluções. Sua escolha é simples. Serviços e Posta em Marcha Especialistas ABB irão auxiliá-lo no dimensionamento, projeto e posta em marcha do seu novo acionamento. Adicionalmente, nossa extensa rede de serviços mundial está à sua disposição para garantir que seu acionamento e sua planta irão permanecer operativos. ABB ACS

16 Serviço Compreensivo Dimensionamento do acionamento Sistema de projeto Engenharia de aplicação Instalação Posta em marcha Treinamento Diagnóstico local Diagnóstico remoto Programas de serviço personalizados Apoio técnico local Apoio de serviços local Sobressalentes & rede de logística Atendimento ao Cliente 24 x 365 Rede mundial de serviços Especialistas de serviços localizados em mais de 55 países. Serviço a qualquer hora ao redor do mundo! ABB Switzerland Ltd Medium Voltage Drives CH-5300 Turgi / Suíça Tel Fax mvdrives@ch.abb.com Internet ACS BHT R0008 Rev. C Impresso na Suíça (2005) Características técnicas sujeitas a modificações sem aviso ABB