presentacion perfect harmony - ecuador-2013
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Manual SiemensTRANSCRIPT
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Siemens AG 2008 All rights reserved.I DT LD I DT LD CoCCoC -- 20122012I DT LD I DT LD CoCCoC -- 20122012
SIEMENS INDUSTRY ECUADORSIEMENS INDUSTRY ECUADOR
Capacitacin de Variadores y Motores de Media Tension
BIENVENIDOS !!!!
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Siemens AG 2008 All rights reserved.I DT LD I DT LD CoCCoC -- 20122012I DT LD I DT LD CoCCoC -- 20122012
SINAMICS SINAMICS GM150GM150
Air- / Liquid-cooled
860 - 14,000 HP (IGBT)0.6 - 10.4 MW (IGBT)
10700 - 22,500 HP (IGCT)8.0 - 16.8 MW (IGCT)
Medium Voltage2.3 - 4.16 kV
3-level NPCVoltage Source
Inverter
HV-IGBTIGCT
SINAMICS SINAMICS SM150SM150
3,650 - 7,700 HP (IGBT)2.7 - 5.8 MW (IGBT)
5,400 - 25,200 HP (IGCT)4.0 - 33.5 MW (IGCT)
Medium Voltage3.3 kV (IGCT & IGBT)
4.16 kV (IGBT)
Air-cooled (IGBT)Liquid-cooled
(IGBT & IGCT)
3-level NPCVoltage Source
Inverter
HV-IGBTIGCT
ROBICONROBICONPerfectPerfect
HarmonyHarmony
200 - 19,000 HP0.15 - 14.9 MW
Medium Voltage2.3 - 11 kV
Air- / Liquid-cooled
Multi CellVoltage Source
Inverter
LV-IGBT
SINAMICS SINAMICS SL150SL150
3,200 - 26,800 HP2.4 - 20 MW
Medium Voltage1.0 4.0 kV
CycloConverter
(CC)
Thyristor
Air- / Liquid-cooled
SINAMICS SINAMICS GL150GL150
3,000 - 129,000 HP2.2 - 96 MW
Medium Voltage1.8 - 13.4 kV
LoadCommutated
Inverter (LCI)
Thyristor
Air- / Liquid-cooled
Familia de Variadores MT Familia de Variadores MT
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VARIADOR DE FRECUENCIA DE MEDIA VARIADOR DE FRECUENCIA DE MEDIA TENSIN, MS VENDIDO EN EL TENSIN, MS VENDIDO EN EL
MUNDOMUNDO
PERFECT HARMONYPERFECT HARMONY
ROBICONROBICONPerfectPerfect
HarmonyHarmony
200 - 19,000 HP0.15 - 14.9 MW
Medium Voltage2.3 - 11 kV
Air- / Liquid-cooled
Multi CellVoltage Source
Inverter
LV-IGBT
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Historia del Producto Historia del Producto
1994 Introduced ROBICON Perfect
Harmony: First IGBT-based MV Drive
19961997
1999
2000
2001 Next Gen. (NXG) Control
with Fast Cell Bypass
2002
2003 Harmony HV - First MV drive to
directly run 13.8 kV motors
2004 LNG System
First IGBT-based drive above 10,000 horsepower(7.5 MW)
1000th Unit Installed
2007
PMM Control
2005 NXGII Control
2006 GenIV & WCIII
First IGBT-based 6.6kV drive w/o an output transformer
1995
2008 GenIVe
1500th Unit Installed
400Hz Operation
2000th Unit Installed
Parallel Drive Operation (4 Channels)
Market Leadership Award
Mechanical Cell Bypass: First drive to provide process-transparent, fault tolerant operation1998
Amplia Arquitectura Superiores Ventajas
Desarrollo Tecnolgico Constante
2010GenIV-4 Cells
Histria
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Por Qu el Por Qu el PerfectPerfect HarmonyHarmony??
+8000 VFDs Perfect Harmony Instalados
KnowKnow HowHow TecnolgicoTecnolgico
Ms Alto Nivel de Tensin a la Entrada Disponible 33 kV
Ms Alto Nivel de Tnsin de Salida Disponible 13.8 kV
Ms Alto Nivel de Potencia (HP) Bajo Pedido 60 MW
Mayor Longitud de Cable Instalado ente VFD y Carga 22+ mi (35 Km)
Negocios en el sector energtico 75%
El motor ms viejo sujeto a retrofit 1942 (62 aos)
Equipos instalados a mas de 4000 msnm
Equipos tropicalizados
Equipos marinizados
Proyectos sin aire Condicionado
Paper
Oil & Gas
Chemical
Power Stations
Marine
Mining
Water &Wastewater
Cement
Fans
Pumps
Compressors
Marine Propulsion
Rolling Mill Drives
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Caractersticas EsencialesCaractersticas Esenciales Tecnologa Realmente Modular 200 HP hasta 32,000 HP (Un solo Modulo) 32,000 HP hasta 120,000 HP (Cuatro Mdulos paralelos)Mayor Nmero de Frames Disponibles Todos los Voltajes de Alimentacin del Motor son Disponibles Bajo contenido de Armnicos a la Entrada Clean Power Alta Eficiencia y Factor de Potencia Inmune a Distorsiones en la Red (ALTA DISPONIBILIDAD) Opera con Motores Nuevos o Existentes Torque pulsante
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1000HP / 750 KW @ 4160V (Ver Fotografia)
Variador - Gen IV
4160V : 180 kVA 2250 kVA6600V : 500 kVA 3000 kVA
Familia de Productos Familia de Productos
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180 1100 HP - 4160V
1250 2250 HP - 4160V
500 3000 HP - 6600V
PH1
PH2
PH3
Serie de Productos Serie de Productos GenIVGenIV
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Familia de Productos Familia de Productos
24 pulse (USA-China)
Variador - Gen IIIe1500 kVA 7000 kVA
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Variador - WCIII3500 kVA 15,000 kVA
Familia de Productos Familia de Productos
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Variador - HV
4400 kVA 32,000 kVA
Familia de Productos Familia de Productos
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Siemens AG 2008 All rights reserved.I DT LD I DT LD CoCCoC -- 20122012
Paper
Oil & Gas
Chemical
Power Stations
Marine
Mining
Water &Wastewater
Cement
Fans
Pumps
Compressors
Marine Propulsion
Rolling Mill Drives
SectoresSectores / / AplicacionesAplicaciones
Sectores
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CELULAS DE POTENCIASCELULAS DE POTENCIAS
Secundario dedicado del transformador de Potencia
Salida de Potencia da Celda
Lgica deControl
Seal Aislados por fibra pticaTarjeta de Control
Topologa del Perfect HarmonyTopologa del Perfect Harmony
Topologia
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CELL B1
CELL A1
CELL C1
CELL A2
CELLB2
CELL C2
CELL C3
CELLB3
CELL A3
MOTORMEDIANATENSIN
VFD CONTROL
TYPICAL POWER CELL
CONTROLELOCAL
AC TRIFSICOCON TENSION E FRECUENCIACONSTANTES
AC TRIFSICOCOMTENSO E FREQ.VARIVEL
FIBEROPTICS
Transformadorde AislamientoIntegrado al
Inversor
Topologa del Topologa del PerfectPerfect HarmonyHarmony
Topologia
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Siemens AG 2008 All rights reserved.I DT LD I DT LD CoCCoC -- 20122012I DT LD I DT LD CoCCoC -- 20122012
TOPOLOGIA DE COMO LOGRAR MEDIA TENSIONTOPOLOGIA DE COMO LOGRAR MEDIA TENSION
ESA FUENTE ESTCON NGULO DEFASE @ 240o
C
A
ESA FUENTE ESTCON NGULO DEFASE @ 0o
ESA FUENTE ESTCON NGULO DEFASE @ 120o
2250 VFASE - NEUTRO
4160 VFASE - FASE
A3
A2
A1
B1
B2
B3
C1
C2
C3
750 V
750V
750V
750V
750V
750V
750V
750V
750V
B
120TYP.
N
o
Topologia
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Induction or Synchronous
Motor
VFD Power Cell Groups
DIT PrimaryWinding
DIT (Drive Isolation Transformer)
4160V 5500VPH 750V CellsTo 20,000 HP(15 MW)
7200V 10,000V
6900V
12,000V
7200Vn+1
14,400VPH 1375V CellsTo 40,000 HP(30 MW)
DIT SecondaryWindings
Diagrama Tpico de Tensiones
Topologia
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CALIDAD DE ENTRADACALIDAD DE ENTRADA
FORMA DE ONDA DE ENTRADAFORMA DE ONDA DE ENTRADAInput Voltage
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Conversor Clean Power
9 Prcticamente sin generacin de armnicas
9 Cumple con cualquier requerimiento da IEEE 519 -1992 para distorsiones de tensin y corriente
Elimina la necesidad de estudios de armnicas
Elimina la necesidad de filtros de armnicas para el control de distorsin.
Entrada SinusoidalEntrada SinusoidalInput voltage
CALIDAD DE ENTRADACALIDAD DE ENTRADA
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DistorcinDistorcin ArmnicaArmnica
Robicon Perfect Harmony Drive vs. Conventional Current Source Drive
Convertidor Fuente de Corriente Convencional
1000 HP VFD, 1100 KVA 5.75 % Impedance Source
Armonicos
Total Harmonic Distortion Current = 25 %Total Harmonic Distortion Voltage = 10 %
VoltageCurrent
Robicon Perfect Harmony Drive
Total Harmonic Distortion Current = .8%Total Harmonic Distortion Voltage = 1.2%
VoltageCurrent
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Cuatro valores de salida posible de cada CeldaCuatro valores de salida posible de cada Celda
CASO 3: SADA = -VDC
CASO 2: SADA = +VDC
VDC VDC
VDCVDC
CASO 4: SADA = ZERO
CASO 1: SADA = ZERO
Output voltage
CALIDAD DE ONDA DE SALDACALIDAD DE ONDA DE SALDA
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Celda 1
Celda 2
Celda 3
COMPOSICIN
Topologa con Tres ClulasTopologa con Tres ClulasOutput voltage
CALIDAD DE ONDA DE SALDACALIDAD DE ONDA DE SALDA
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Formas de Onda de Salida @ 60 HZ y 30 HZFormas de Onda de Salida @ 60 HZ y 30 HZOutput voltage
CALIDAD DE ONDA DE SALDACALIDAD DE ONDA DE SALDA
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ROBICON Perfect Harmony ROBICON Perfect Harmony ConstrucionConstrucion de la Forma de de la Forma de OndaOnda de de SalidaSalida
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9 NO necesita filtros de salida; 9 NO causa estrese en el aislamiento del motor9 NONO es necesario la utilizacin de motores con aislamiento especial.9 NO hay torque pulsante;
9 No causa calentamiento adicional al motor;
9 Puede ser aplicado con seguridad" en motores con FS =1.0;
9 Puede ser aplicado en Motores existentes o motores nuevos estndar;Motores existentes o motores nuevos estndar;
VENTAJAS DE LA SALIDA SINUSOIDALVENTAJAS DE LA SALIDA SINUSOIDALOutput Quality
CALIDAD DE ONDA DE SALDACALIDAD DE ONDA DE SALDA
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CargaEfEf. . VariadorVariador
sin Transformador
Ef. Variadorcon
transformadorPower Factor
105 % 99.04 % 97.0 % 0.95
100 % 99.05 % 97.2 % 0.95
75 % 99.05 % 97.4 % 0.959
50 % 99.01 % 97.6 % 0.966
25 % 98.65 % 97.2 % 0.96
Valores medidos en los puntos de operacion
100% de Velocidad/carga NO ES el punto real de operacin!
* * DatosDatos medidosmedidos en en GenIVGenIV de 1,100HP / 4160V / 18 de 1,100HP / 4160V / 18 pulsospulsos
EficienciaEficiencia y Factor de y Factor de PotenciaPotencia VerdaderosVerdaderos
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SistemaSistema VFD VFD integradointegrado
UnicoUnico y y CompletoCompleto!!
RequerimientoRequerimiento ROBICON Perfect HarmonyROBICON Perfect Harmony
Transformador Aislador Incluido
Electronica de Potencia Incluido
Filtro de Armonico Inherente
Correcion Factor de Potencia Inherente
Filtro al Motor Inherente
ROBICON Perfect Harmony ROBICON Perfect Harmony Un Un SistemaSistema !!!!!!
FACIL , PLUG & PLAY = Reducido Costo de Instalacion
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ComposicionComposicion de de unouno SistemaSistemaVariadoresVariadores ConvencionalesConvencionales
1. Isolation Transformer2. Harmonic Filtering / Power Factor
Correction3. Power Converter4. Motor Filter
Componentes con ROBICON Perfect Harmony
1. Isolation Transformer2. Power Converter
1 2 3 4 1 2 3 4 1 21 2
Small Footprint Inherent to Design
vs.
SistemasSistemas del Mercado x Perfect Harmonydel Mercado x Perfect Harmony
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CONFIABILIDAD = DISPONIBILIDADCONFIABILIDAD = DISPONIBILIDAD
Confiabilidad
Prdidas por Parada
La La disponibilidaddisponibilidaddel del
Perfect Harmony Perfect Harmony eses de 99,9%de 99,9%((EstandardEstandard)) AHORROAHORRO
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Alta Alta DisponibilidadDisponibilidad = = VentajaVentaja!!
Como el Perfect Harmony tiene Alta Disponibilidad
Suporta Larga Calda de tension (30%) (Estandard) Si hay tension, el equipo sigue marchando
Perdida de alimentacion de hasta 05 ciclos (Estandard) En la mayoria de los casos, las micros interrupciones son menores a 5 ciclos
Ventilacion Redundante - (Opcional Recomendable) La falla del extractor de aire no ir hacer con que el equipo tripe por
calientemento.
Bypass de celda avanzado- (Opcion) La Falla en una celula no ir detener el proceso
ProToPS - Estrategia de Tolerancia a fallas Una condicin de alarma pre definida = Permite Tiempo de Reacin
Virtualmente no hay puntos de fallas
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Bypass Avanzado de las Celdas de PotenciaBypass Avanzado de las Celdas de Potencia
Bypass automtico de una Celda con Falla en 250ms
Contactor Bypass adicionado a la Celda de Potencia
CIRCUITOS DE CONTROL LOCAL
Seales de Fibra ptica hacia y desde el Control Maestro
Salida del mdulo de potencia
CONTACTOR Bypass
Desde el Secundario Dedicado del Transformador de Entrada
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A5
A4
A3
A2
A1
B1B2
B3B4
B5
C1C2
C3C4
C5
VAC VBA
VCB
A
BC
120TYP.
N
M
A1
B1
C1
A2
B2
C2
A3
B3
C3
A4
B4
C4
A5
B5
C5
VFD de 15 celulas Todas Celulas en operaci n. 100% de la tension disponible.
BALANCEO Tension linea-lineaVAC = VBA = VCB
Bypass Avanzado de las Celdas de PotenciaBypass Avanzado de las Celdas de Potencia
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DeberaDebera TripearTripear
M
A1
B1
C1
A2
B2
C2
A3
B3
C3
A4
B4
C4
A5
B5
C5
DESBALANCEOTension linea-linea
VAC VBA VCB
Bypass Avanzado de las Celdas de PotenciaBypass Avanzado de las Celdas de Potencia
A5
A4
A3
A2
A1
B1B2
B3B4
B5
C1C2
C3C4
C5
VAC VBA
VCB
A
BC
120TYP.
N
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95
132.5132.5
A
BC
VAC VBA
VCB
A3
A2
A1
B1
B2
B3
B4
B5
C1
C2
C3
C4
C5
M
A1
B1
C1
A2
B2
C2
A3
B3
C3
A4
B4
C4
A5
B5
C5
DESPLAZAMIENTO DEL NUETRO
Tension linea-lineaVAC = VBA = VCB
Bypass Avanzado de las Celdas de PotenciaBypass Avanzado de las Celdas de Potencia
15 15 clulasclulas / 02 / 02 celulascelulas bypaseadasbypaseadas, , QuedanQuedan 13 13 celulascelulas operativasoperativas -- 87% de la Maxima 87% de la Maxima VdisponibleVdisponible
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Con la falla de 01 celula, el sistema queda con 11 celulas operativas, lo que permite al Variador de aun suministrar 100% de la tension nominla de 4160V al motor;
Con la falla de 2 celulas, el variador sigue suminsitrando tension de salida nominal al motor de 4160 V motor;
RESUMEN => Tenemos una Redundancia N+2 .
* At least one cell must remain in service in each phase minimum cells per phase can not be zero.
Number of cells failed and Number of cells failed and bypassedbypassed
Maximum Output Voltage Maximum Output Voltage Available (V)Available (V)
Percentage of Motor Percentage of Motor Voltage AvailableVoltage Available
0 5607 100%
1 4906 100%
2 4205 100%
3 3504 84%
4 2804 68%
PROCESO CRITICOPROCESO CRITICOVFD de 4 VFD de 4 celulascelulas / / fasefase
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Siemens AG 2008 All rights reserved.I DT LD I DT LD CoCCoC -- 20122012
60
70
80
90
100
3 4 5 6 7 8Original Number of Cells per Phase
Perc
ent o
f Orig
inal
Vol
tage
Avai
labl
e afte
r One
Fai
lure
Without Neutral-Shift
With Neutral-Shift
100% Output Current is Always Available.
TenerTener en en CuentaCuenta
El % de la tension disponible escalculada basado en la maxima
tension de salida permitida
porque el VFD. Esa maxima
tension es mayor que la tension
del motor.
El motor a un bajo voltaje puedemantener la velocidad, con el
incremeinto de la corriente del
estator, lo que el VFD lo hace
hasta, los limetes de corriente del
motor/VFD parametrizados.
RESULTADOS
Bypass Bypass AvanzadoAvanzado: : DeplazamientoDeplazamiento del del NeutroNeutro
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Siemens AG 2008 All rights reserved.I DT LD I DT LD CoCCoC -- 2012201228 February 2013
Original # of Original # of cells / cells / phasephase
Nominal System Output Nominal System Output RMS LineRMS Line--toto--Line Voltage CapabilityLine Voltage Capability
All Cells in All Cells in ServiceService
One (1) Cell One (1) Cell BypassedBypassed
Two (2) Cells Two (2) Cells BypassedBypassed
Three (3) Cells Three (3) Cells BypassedBypassed
3 4205 3504 (84%) 2804 (67%) 2103*
4 5607 4906 (88%) 4205 (75%) 3504 (63%)
5 7009 6308 (90%) 5607 (90%) 4906 (70%)
6 8411 7710 (92%) 7009 (84%) 6308 (75%)
100% Output Current is Always Available. * At least one cell must remain in service in each phase minimum cells per phase can not be zero.
Bypass Bypass AvanzadoAvanzado: Tension : Tension DisponibleDisponible
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Filosofa Filosofa ProToPSProToPS
ProToPS es un Acrnimo para Estrategia de Proteccin Tolerante de Procesos . ProToPS coloca en primer lugar las consideraciones del proceso y generalmente requiere de 2 mensajes de error de fuentes separadas, antes de iniciar un disparo del VFD.
ProToPS incorpora tanto caractersticas de redundancia especiales como caractersticas comunes (nicas a la configuracin del Perfect Harmony) que permiten al VFD continuar suministrando potencia al proceso, a la carga nominal del proceso sin interrupciones:
Bypass Avanzado de las Celdas de potencia Configuracin de enfriamiento N+1 Operacin Extendida con Bajo-Voltaje Continuidad en la Operacin con Prdida de Potencia
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Estrategia de Control Estrategia de Control ProToPSProToPS
Estrategia de Control
Proteccin del proceso versus proteccin del VFD. Permite al usuario decidir cuando y como responder a una alarma o a una posible situacin de disparo.
Provee de tiempo para una suave transicin de proceso. Comunicacin, a travs de un servicio jerrquico de mensajes de alarma.
Alarmas Alarmas Algo est mal pero no hay impacto en el proceso.Algo est mal pero no hay impacto en el proceso.
Alarmas de Proceso Alarmas de Proceso Advertencia de no aumentar el proceso.Advertencia de no aumentar el proceso.
Alarmas de disparo Alarmas de disparo Lmite Lmite dondeldondel el VFD iniciar un disparo si no se el VFD iniciar un disparo si no se toman acciones en el proceso.toman acciones en el proceso.
Nota: Todas las Alarmas se Auto Nota: Todas las Alarmas se Auto ReseteanResetean cuando corregida la falla.cuando corregida la falla.
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Control del VFD Control del VFD
Estado de Art Control Vectorial Sin Sensor Control
Motor / drive Auto-tuning
Alto Torque mismo a baja velocidades (sin encoder)
Energy saver : Reduccion de las perdidas al motor Cuando la carga es baja
PC-based drive tool provides graphical interface
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Siemens AG 2008 All rights reserved.I DT LD I DT LD CoCCoC -- 20122012
MenuMenu
PantallaPantallaGrafica Grafica
StatusStatusInversorInversor
Permite el monitoreo Contnuo de hasta ocho (8) parmetros seleccionables
HerramientaHerramienta de Control del VFD de Control del VFD
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Siemens AG 2008 All rights reserved.I DT LD I DT LD CoCCoC -- 20122012
EdicionEdicionParametrosParametros
Los cambios realizados en los parmetros son marcados en tiempo y fecha. El Cajn de Comentarios (Comment Box)es sumistrado como estndar.
HerramientaHerramienta de Control del VFD de Control del VFD
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Siemens AG 2008 All rights reserved.I DT LD I DT LD CoCCoC -- 20122012I DT LD I DT LD CoCCoC -- 20122012
Control Vectorial sin sensor de Lazo Abierto.
Encoder Instalado en el Motor No es Requerido.
Duplicates two-quadrant DC operation
Provee de control Torque / Velocidad de Precisin
Incorpora Respuesta Dinmica Rpida
Alta Capacidad de Torque a Baja Velocidad
HerramientaHerramienta de Control del VFD de Control del VFD
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Monitoreo CompletoMonitoreo Completo
Puede determinar y mostrar la informacin de la forma de onda de entrada y de salida
Input Display Parameters
Input Voltage Input Voltage Harmonics (one at a
time) Input Current Input Current Harmonics (one at a
time) Input PF Input Power (kW) Input Reactive Power (kVAR) Input (kVA, MVA) Input kW-Hr Input Phase Sequence Loss of Phase Low Voltage Transformer Overload
Output Display Parameters
Output Power (kW) kW-Hr Output Current - RMS Output Voltage - RMS VFD Efficiency Motor Torque Motor Speed (RPM) Motor Slip (%) Drive Output Frequency (Hz) Magnetizing Current Torque Current Motor Flux
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Marcelo Domingues dos SantosGerente Regional I DT LD CoC
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