INFORMATIVOS TÉCNICOS Versão de Teste VF-nC3

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1 INFORMATIVOS TÉCNICOS Versão de Teste VF-nC3 1

2 SUMARIO Informativos Técnicos Inversor VFnC Função Parada de Emergência (Safe Torque Off) Local/Remoto com a RKP007Z Monitoração de variáveis Ligação Monofásica Inversores de Frequência Operação a três Fios Inversor de Frequência com motor Spindle Função EEPROM (Memoriza Parâmetros) Função GRU (Grupo Usuário Função Histórico) Alimentação do inversor pelo circuito CC Sinais analógicos 0-10V e 4-20mA Função Auto-Tunning ou Auto-Ajuste do Inversor Frenagem Dinâmica - db [db] Travamento do Eixo do Motor por Tempo definido Função Parada Livre - Coast Stop Sincronismo Mestre-Escravo no VFNC

3 Informativos Técnicos Inversor VFnC3 1. Função Parada de Emergência (Safe Torque Off) Os inversores TOSHIBA possuem a função parada livre (Coast Stop), esta que é similar a função safe torque off, conforme a norma de segurança para sistemas mecânicos EN , visando que quando for acionado o botão de emergência o processo entra em uma parada por inércia e fica impedido a geração de qualquer tensão que possa dar continuidade ao ciclo de operação da máquina. Alem disso os inversores possuem outros modos de parada de emergência como, rampa de desaceleração ou frenagem DC, se enquadrando na norma IEC/EN e EN O inversor TOSHIBA atende aos requisitos IEC/EN61508 SIL2. O inversor TOSHIBA atende a categoria três da norma de segurança EN954-1 para sistemas mecânicos. O inversor TOSHIBA suporta os dois métodos de parada definidos no IEC/EN A Seguir veremos como instalar e parametrizar para que os inversores se adéquem a essas funções: Para todos os inversores ligue o botão de emergência entre os bornes externos do inversor S1 e CC como mostramos no esquema abaixo. 3

4 Obs: Qualquer outra entrada digital pode ser usada para obtermos a função Parada de Emergência basta alterar a parametrização de acordo com a entrada que irá utilizar. Nesse exemplo utilizaremos a entrada digital S1 em todos os casos. VFnC3 1. A Função parada de emergência será habilitada através de um parâmetro que tem a finalidade de trocar a função de uma entrada digital, após essa parametrização um botão contato NF deverá ser instalado na entrada digital que foi alterada. F (S1 - Parada de Emergência) 1.1 Local/Remoto com a RKP007Z A IHM RKP007Z faz comunicação com toda a nossa linha de Inversores de Frequência, porém com os modelos VF-S15/ nc3 e FS1 é possível realizar uma programação para o comando ser local ou remoto através do toque de somente um botão. Os parâmetros a serem alterados no VF-nC3 são: Cmod = 0 (Comando de operação pelo bloco de terminais) Fmod = 0 (Referência de velocidade pelo borne VI) f732 = 0 (Permite a mudança de local para remoto pelo botão) 4

5 Diagrama típico do comando pelos blocos de terminais VF-nC3 1.2 Monitoração de variáveis Os Inversores de Frequência TOSHIBA possibilitam a monitoração de variáveis no próprio display do aparelho. É possível escolher as variáveis a serem monitoradas, porém antes vamos analisar como funciona o acesso a esta função. Os Inversores seguem a ordem abaixo: 0.0 Frequência fr-f Monitoração auh Parâmetros Como podemos observar os Inversores trabalham de maneira cíclica. Quando o aparelho é inicializado aparece 0.0 que é a frequência de saída, apertando o botão MODE 5

6 Uma vez aparecerá auh, que é o primeiro parâmetro do inversor, para acessá-lo é necessário apertar o botão ENTER, ou seta para cima para acessar os outros parâmetros. Para acessar a monitoração é necessário apertar mais uma vez o botão MODE, onde aparecerá fr-f, e apertar seta para cima ou girar o potenciômetro para a direita para decorrer entre as variáveis, lembrando que não é necessário apertar o botão ENTER. Estas variáveis podem ser escolhidas entre uma lista disponível, onde deverão ser alterados os parâmetros conforme a tabela referente às variáveis. Família VF-nC3 f711 = Variável de monit. 01 (Quando aparecer fr-f girar o pot. para a direita uma vez, esta é a variável referente a este parâmetro). f712 = Variável de monit. 02 (Quando aparecer fr-f (girar o pot. para a direita duas vezes)¹ f713 = Variável de monit. 03 (Quando aparecer fr-f (girar o pot. para a direita três vezes)¹ f714 = Variável de monit. 04 (Quando aparecer fr-f (girar o pot. para a direita quatro vezes)¹ f715 = Variável de monit. 05 (Quando aparecer fr-f (girar o pot. para a direita cinco vezes)¹ f716 = Variável de monit. 06 (Quando aparecer fr-f (girar o pot. para a direita seis vezes)¹ ¹: Os demais parâmetros seguem o mesmo padrão do primeiro. Tabela de variáveis Valores a serem alterados nos parâmetros acima 6

7 1.3 Ligação Monofásica Inversores de Frequência Em alguns casos é necessário fazer a ligação do inversor trifásico em uma rede monofásica, seja em 220V, F1+F2, ou o cliente possui um inversor 220V que necessita ser ligado em uma rede 380/440V, F+N. Os inversores de Frequência possibilitam esta ligação, porém a partir de 3HP, os aparelhos perdem significamente o seu torque, então indicamos colocar uma ou duas potência acima do nominal para suprir a perda do torque. Deve-se levar em consideração a carga (normal ou pesada) e a potência. Em potências altas o correto é colocar duas classes acima e ainda adicionar banco de capacitores para atender as correntes do motor. Segue o esquema de ligação das duas situações, F1+F2 (220V) e F+N (380/440V). Alimentação monofásica: 220V Fase1+Fase2 380/440V Fase+Neutro Fase R/L1 S/L2 Inversor de Frequência TOSHIBA U V Motor Elétrico 3~ Fase/Neutro T/L3 W Fechamento do motor em 220V 1.4 Operação a três Fios A operação três fios é utilizada para situações em que a aplicação não possui chave retentiva, onde é necessário dar um pulso (botão pulsante) nos terminais de comando para colocar o inversor em operação. Em todos os casos alteramos a função de uma entrada digital para a função HD (Três fios) para que seja possível operar com botões pulsantes. 7

8 Operação a 3 fios elimina contatos de selo Abaixo veremos parametrizações e o diagrama de comando para cada inversor utilizando a operação a três fios. VFnC3 1. Altere os seguintes parâmetros: CMOD = 0 (Comando pelo bloco de terminais) F113= 50 (Função HD operação a 3 fios no borne S1) 2. Faça ligação conforme figura abaixo: 8

9 1.5 Inversor de Frequência com motor Spindle O que é o motor spindle AC? Os motores spindle são motores de altas velocidades, ou seja, necessita de altas freqüências. São utilizados principalmente em máquinas de usinagem manuais e CNC, polimento, etc. Estes motores variam de 6.000RPM até RPM, dependendo do fabricante e da aplicação. Geralmente estes motores possuem alta velocidade com baixo torque. A refrigeração pode ser realizada através da ventoinha traseira acoplada no eixo (auto ventilado), ar comprimido, ventoinha elétrica ou por meio líquido. Qual é a função do Inversor de Frequência? A utilização do Inversor de Frequência faz-se necessário para aumentar a rotação, ou seja, a frequência, pois a frequência da rede brasilera é de 60Hz e estes motores trabalham de 200 até 500Hz. Nos Inversores de Frequência TOSHIBA é necessário alterar os seguintes parâmetros: vl= (Programar a frequência nominal do motor spindle AC, no exemplo 200Hz) Obs.: Caso seja programado um valor abaixo da frequência nominal, poderá ocorrer a queima do motor. fh= (Programar a frequência máxima desejada, geralmente igual ao parâmetro vl) ul= (Programar a mesma frequência do parâmetro fh) Após realizar estas parametrizações, agora iremos realizar o AUTO-TUNING, que é a detecção automática das características elétricas do motor. Seguir a parametrização de acordo com a ordem abaixo: VFnC3 Freq. Máxima 400 Hz F405= (Potência do motor em kw) F415= (Corrente nominal do motor) F417= (Velocidade nominal do motor) F400= 4 (S15) / 2 (nc3) (Auto-tuning, irá aparecer atn no visor) Logo após realizar as modificações, rodar o motor normalmente conforme aplicação. 9

10 1.6 Função EEPROM (Memoriza Parâmetros) Módulo de EEPROM Armazena a parametrização realizado no inversor e garante que a programação não será perdida, pois tem-se o backup desses parâmetros. Permite transferir parâmetros armazenados no módulo de memória EEPROM para o inversor e vice-versa. Benefícios: Fabricantes de Máquinas: Ótima função para fabricantes de máquinas, pois evita despesas com viagens de técnicos e possibilita ter sempre a programação da máquina segura. Usuário Final: Reduz as horas com máquina parada, auxilia nas informações em trocas de turno e também possibilita uma segurança caso algum operador de máquina altere algum parâmetro, você terá sempre a programação correta salva na memória EEPROM. Abaixo veremos a programação: 1. Realize a parametrização completa de acordo com sua aplicação, utilizando todos os parâmetros necessários. 2. Após realizar a parametrização completa, entre no parâmetro TYP e programe-o com o valor 7 que significa Salvar programação do usuário 3. Nesse momento você já possui a sua parametrização salva e segura, caso alguma coisa aconteça e seja necessário o reset de fábrica dos parâmetros, ou então se alterar algum parâmetro e começar a encontrar problemas em sua aplicação. Entre no parâmetro TYP e programe-o com o valor 8 que significa Carregar programação do usuário Função Memória EEPROM evita despesas com viagens de técnicos 10

11 1.7 Função GRU (Grupo Usuário Função Histórico) A função GRU tem como objetivo informar todos os últimos parâmetros que foram alterados no inversor, todos os inversores TOSHIBA possuem essa função de fácil acesso que simplifica a procura de erros na programação. Abaixo veremos a como devemos proceder: 1. Quando surgir a necessidade de saber os últimos parâmetros que foram alterados no inversor, aperte a tecla MODE e procure o parâmetro GRU e aperte ENTER. 2. Assim que entrar no parâmetro GRU aparecerá no display U---que é utilizado para separar um parâmetro e o seu respectivo valor, de um outro parâmetro. 3. Então aperte ENTER e aparecerá um parâmetro, anote-o e em seguida aperte a tecla ENTER novamente e então o valor que foi setado esse parâmetro aparecerá no display. 4. Aperte ENTER mais uma vez e novamente aparecerá a mensagem U--- que significa a separação de parâmetros e continuando dessa forma sucessivamente até aparecer no display o parâmetro GRU novamente, significa que todos os parâmetros alterados já foram visualizados. Dessa forma você tem em mãos todos os parâmetros alterados no seu inversor, fica muito mais fácil de fazer uma análise junto ao manual para verificar possíveis erros de parametrização ou até mesmo simplifica o pedido de um suporte técnico. 1.8 Alimentação do inversor pelo circuito CC Existem aplicações na qual o cliente possui tensão CC em seu pátio fabril e necessita utilizá-la para energizar o Inversor de Frequência e sair tensão AC, para alimentar o motor elétrico trifásico. Agora vejamos algumas definições. O que é tensão CC? Tensão CC significa tensão em corrente contínua, ou seja, não existe variação na frequência. Os elétrons matem o fluxo ordenado e sempre em uma mesma direção. Como exemplo de 11

12 geradores de tensão CC temos as pilhas (1,2V e 1,5V) e baterias (9V, 12V e 24Vcc), porém a concessionária de energia elétrica pode aumentar esta tensão para valores maiores. Este tipo de tensão possui dois pólos bem definidos (+) positivo e (-) negativo. Abaixo o gráfico característico da tensão DC. O benefício da tensão CC em relação a tensão CA é que a tensão CC é mais fácil de controlar, porém mais difícil de produzir, custo mais elevado na conta de energia elétrica e equipamentos com dimensionais construtivos maiores. O que é tensão CA? A tensão CA, mais conhecida como tensão alternada, diferentemente da tensão CC possui variação na frequência, ou seja, ora a corrente/tensão esta positiva e ora esta negativa, de acordo com a variação do tempo. É uma fonte de tensão mais fácil de produzir (usinas hidroelétricas, eólicas, termoelétricas, etc.) e mais utilizado, nas residências de todo território nacional e em 90% das fábricas. Vejamos o gráfico característico da tensão alternada. Onda Senoidal da tensão alternada Os benefícios da tensão CA em relação a tensão CC são: Custo mais barato; Fácil transmissão; Fácil produção; 12

13 Equipamentos mais compactos e de fácil substituição, etc. Como alimentar o inversor pela Tensão Contínua? Usualmente o Inversor de Frequência é alimentado pela tensão CA, que passa pela ponte retificadora, alimenta o banco de capacitores, já transformado em tensão CC, que por fim energiza os módulos IGBT s, transforma em CA de novo. Quando é realizada a alimentação CC, energizamos diretamente o banco de capacitores, conforme figura abaixo. R/L1 U S/L2 Inversor de Frequência TOSHIBA V Motor Elétrico 3~ T/L3 PA PC W Fechamento do motor em 220V ou 380/440V + - Alimentação CC: Vcc = Vca x 2 Vcc: Tensão contínua Vca: Tensão alternada da Rede Tensões de alimentação CC: 227 Vca = 320 Vcc 380 Vca = 536 Vcc 440 Vca = 620 Vcc A tensão do fechamento do motor deve ser igual a tensão CA do Inversor de Frequência. A potência da Fonte CC (kva) deve ser no mínimo igual ou superior a potência nominal do Inversor de Frequência. 13

14 1.9 Sinais analógicos 0-10V e 4-20mA de Os Inversores de Frequência possibilitam a entradas/saídas analógicas de referência 0-10V e 4-20mA, neste documento vamos explicar como realizar a programação e ajuste desta função em cada um dos nossos inversores. Vamos começar com as entrada analógicas. Terminal de Entrada: VI Parâmetro referente a entrada analógica: f = 0 (Entrada de 0-10V) 1 (Entrada de 4-20mA) 2 (Lógica de entrada) 3 (Entrada de 0-5V) 0V / 4mA No caso da utilização de 4-20mA na entrada analógica, faz se necessário alterar o seguinte parâmetro: f201 = 20, ou seja, 20% de 20mA, que é 4mA. Outros parâmetros para ajuste da entrada analógica: 10V / 20mA f202= 0.0 (Frequência 1 do terminal VI, geralmente é a frequência mínima de operação) f203= 100% (Ganho 2 do terminal VI, 10V) f204= 60.0 (Frequência 2 do terminal VI, geralmente é a frequência máxima de operação) Lembrando: O terminal CC é o comum da fonte interna do inversor (0V) e deverá ser interligado, quando utilizado, com o comum da fonte externa. 14

15 2. Função Auto-Tunning ou Auto-Ajuste do Inversor A Função Auto-Tunning ou Auto-Ajuste permite que o inversor configure algumas constantes do seu software de acordo com dados obtidos do motor elétrico conectado a ele. O inversor obtém estes dados injetando correntes e tensões no motor parado. Este auto-ajuste permite que o software do inversor otimize seu desempenho de acordo com as características específicas de cada motor elétrico conectado ao inversor. Em toda linha TOSHIBA o parâmetro que habilita o auto-tunning é: F400(F400) = 2 Mas antes de habilitar o auto-ajuste é necessário inserir no inversor alguns dados de placa do motor elétrico que está conectado a ele, e estes dados variam de modelo para modelo de inversor (como mostrado a seguir). O auto-tunning também deve ser realizado de preferência com o motor em vazio, em aplicações onde o motor já esteja acoplado à cargas com alta inércia, como a casa de máquinas de um elevador por exemplo, é preferível manter o padrão de fábrica e não fazer o auto-ajuste. Programação: F415 = In (Informa a corrente nominal em Ampéres do motor) F417 = RPM (Informa o RPM nominal do motor) F400 = 2 (Habilita a função auto-tunning) Após alterar o parâmetro F400, é necessário mandar o inversor partir o motor, a princípio o motor não parte e aparece a mensagem Atn1, isto significa que o auto-tunning está sendo executado, quando a mensagem desaparecer e o motor de fato partir, estará finalizado o auto-ajuste. 2.1 Frenagem Dinâmica - db [db db] Travamento do Eixo do Motor por Tempo definido 15

16 Aplicação: Esta Função permite travar o eixo do motor elétrico por alguns segundos, além de ajudar na desaceleração do motor. É amplamente utilizada em elevadores prediais para evitar que a cabine do elevador quando chega no andar, desça criando um degrauzinho devido ao à demora na atuação do freio mecânico do elevador, com esta função eliminamos este degrau. Programação: F250 = 1,0Hz (Configura a Freqüência de início da injeção DC - no caso, quando o motor desacelera e atinge 1,0Hz, dá-se início a injeção DC só funciona se F342 = 0); F251 = 100% (Configura a quantidade de corrente a ser injetada na Frenagem Dinâmica no caso, 100% da corrente nominal do Inversor só funciona se F342 = 0); F252 = 2,0s (Configura o tempo de duração da Frenagem Dinâmica no caso, 2 segundos só funciona se F342 = 0); F342 = 0 (Configura o modo de funcionamento da frenagem dinâmica): - em 0 fica desabilitado, neste modo a frenagem dinâmica só funciona durante as desacelerações conforme descrito acima; - em 1 habilita lógica de freio (parâmetros F343/F344/F345/F346), só atua na partida sentido Frente; - em 2 habilita lógica de freio (parâmetros F343/F344/F345/F346), só atua na partida sentido Reverso; - em 3 habilita lógica de freio (parâmetros F343/F344/F345/F346, atua em ambos os sentidos; 2.2 Função Parada Livre - Coast Stop A Função Parada Livre Coast Stop, consiste em desacoplar eletronicamente o Inversor do Motor Elétrico a fim de que o motor possa parar livremente pela inércia da carga acoplada ao seu eixo sem executar a rampa de desaceleração do inversor ou para que o motor pare instantaneamente pela atuação no seu eixo de um freio mecânico ou pneumático sem desarmar o inversor. Esta função é muito utilizada em exaustores de caldeiras de grande porte cujo momento de inércia é muito alto e não requer parada rápida. Para habilitar esta função é necessário configurar uma entrada digital do inversor para a função ST Stand By, alguns inversores já possuem essa entrada digital pronta de fábrica programada para esta função e outros não. Funcionamento: Quando a entrada digital programada para a função ST estiver ativada o inversor fica habilitado para operar normalmente, e quando esta entrada é desativada, o inversor é totalmente desacoplado do motor elétrico, fazendo com que este pare livremente sem executar a rampa de desaceleração do inversor. Enquanto a entrada ST estiver desativada o inversor permanecerá desabilitado para operar o motor e a mensagem OFF fica sendo exibida no display. 16

17 Estes modelos não possuem uma entrada digital ST pronta de fábrica, desta forma a função Stand By está sempre habilitada virtualmente no parâmetro F110 = 6 (ST), e estes modelos já possuem parâmetros especiais para adicionar funções às entradas digitais F / R / S1 /S2, facilitando a programação. Para programar a parada livre é necessário alterar os seguintes parâmetros: CMOD = 0 (habilita comando remoto - entradas digitais F / R / S1 / S2 / S3 etc...) F110 = 0 (desabilita a função ST Stand By, virtualmente sempre ativada); F111 = 2 (função normal de fábrica do borne F = parte sentido frente); F112 = 4 (função normal de fábrica do borne R = parte sentido reverso); F151 = 6 (soma a função ST Stand By à função do borne F Frente). F152 = 6 (soma a função ST Stand By à função do borne R Reverso). Funcionamento: Quando ativamos as entradas F ou R, habilitamos a função ST em conjunto e o inversor opera normalmente, quando desligamos os bornes F ou R, desabilitamos a função ST em conjunto e o motor para livremente sem executar a rampa de desaceleração do inversor, o display do inversor exibe a mensagem OFF todo o tempo em que F ou R permanecerem 2.3 Sincronismo Mestre-Escravo no VFNC3 17

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19 Desta forma, o escravo terá um range de ajuste no seu potenciômetro para mais ou para menos da velocidade do mestre, ou igual à velocidade do mestre, e o potenciômetro do mestre aumenta e diminui a velocidade de ambos mestre e escravo na mesma proporção. 2.2 Função EASY A Função EASY agiliza e objetiva a programação, basta apertar a tecla EASY e o usuário passa a visualizar e alterar somente os parâmetros básicos: CMOD = (Seleção do modo de comando) FMOD = (Seleção do modo de ajuste da frequência) ACC = (Rampa de aceleração) DEC = (Rampa de desaceleração) THR = (Seleção da característica da proteção termo eletrônica nível 1) FM = (Ajuste do Medidor) PSEL = (Seleção de visualização dos parâmetros registrados) Dessa forma o usuário só terá contato com os parâmetros básicos, porém, essa lista pode ser alterada e expandida até 24 parâmetros de acordo com a programação desejada. Veja a seguir como fazê-lo: A programação para expandir a lista até 24 parâmetros se encontra do F751 ao F774 Para conseguirmos alterar essa lista devemos procurar o número de comunicação do parâmetro que queremos na lista de parâmetros: 19

20 Por exemplo: Se o usuário quiser colocar o parâmetro PT (Seleção do modo de controle V/F) na lista de parâmetros, ele deve pegar o numero de comunicação do parâmetro PT: Depois de anotar esse número de comunicação, devemos gravar no parâmetro relacionado à lista (F751 ao F774). A lista pode ser configurada de acordo com a aplicação do usuário, apenas seguindo esses procedimentos para adicionar qualquer outro parâmetro. Note que do parâmetro F751 ao parâmetro F756 já vem com um ajuste pré-definido que são os parâmetros básicos mencionados acima, porém eles também podem ser alterados. OBS: A função Easy corresponde ao parâmetro PSEL Portanto, se deixarmos o parâmetro PSEL em 0 a função EASY será desabilitada cada vez que o inversor for desligado. Se programarmos o PSEL em 1 a função EASY só será desabilitada manualmente e ainda teremos acesso ao modo standard, e se deixarmos em 2 somente visualizaremos o modo EASY. 20