GRAMEYER GRAMEYER Equipamentos Eletrônicos Ltda / Equipamentos Eletrônicos Ltda / GRAMEYER GRAMEYER Indústria Eletroeletrônica Ltda. Indústria Eletroeletrônica Ltda. R. Mal. Castelo Branco, 2477 – Schroeder – SC – Brasil 89275-000 e-mail: [email protected]- www.grameyer.com.br Fones: 55 (047) 3374-6300 – Fax: 3374-6363 MXXXxxxxxx Regulador de Tensão Digital Regulador de Tensão Digital GRTD2000 GRTD2000 Manual de instalação e operação Manual de instalação e operação Revisão Revisão 01 01 de de 09/05/2012 09/05/2012 Versão de firmware 1.00.0 Versão de firmware 1.00.0
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Esta publicação não poderá em hipótese alguma ser reproduzida, armazenada ou transmitida através de nenhum tipo de mídia, seja eletrônica, impressa, fonográfica ou qualquer outro meio audiovisual, sem a prévia autorização da GRAMEYER Equipamentos Eletrônicos Ltda. Os infratores estarão sujeitos às penalidades previstas em lei.
Esta publicação está sujeita a alterações e/ou atualizações que poderão resultar em novas revisões dos manuais de instalação e operação, tendo em vista o contínuo aperfeiçoamento dos produtos GRAMEYER. A GRAMEYER se reserva o direito da não obrigatoriedade de atualização automática das informações contidas nestas novas revisões. Contudo, em qualquer tempo o cliente poderá solicitar material atualizado que lhe será fornecido sem encargos decorrentes.
* Em caso de perda do manual de instruções, a GRAMEYER poderá fornecer exemplar avulso, e se necessário, informações adicionais sobre o produto. As solicitações poderão ser atendidas, desde que informado o número de série e modelo do equipamento.
Para garantir a segurança dos operadores, a correta instalação do equipamento e sua preservação, as seguintes precauções deverão ser tomadas:
● Os serviços de instalação e manutenção deverão ser executados somente por pessoas qualificadas e com a utilização dos equipamentos apropriados;
● Deverão sempre ser observados os manuais de instrução e a documentação específica do produto antes de proceder a sua instalação, manuseio e parametrização;
● Deverão ser tomadas as devidas precauções contra quedas, choques físicos e/ou riscos à segurança dos operadores e do equipamento;
Não toque nos conectores de entradas e saídas. E mantenha-os sempre isolados do restantedo circuito de comando do painel, salvo orientações em contrário.
Sempre desconecte a alimentação geral antes de tocar em qualquer componenteelétrico associado ao equipamento, isto inclui também os conectores de comandos. Não abra a tampa do equipamento sem as devidas precauções, pois altas tensões podem estar presentes mesmo após a desconexão da alimentação.
Os cartões eletrônicos do equipamento podem possuir componentes sensíveis a descargas eletrostáticas. Não toque diretamente sobre componentes ou conectores. Caso necessário, toque antes na carcaça metálica aterrada ou utilize pulseira de aterramento adequada.
Em caso de necessidade de armazenagem do equipamento bem como de suas partes constituintes, sejam eles, cartões eletrônicos, painéis, componentes eletrônicos, peças sobressalentes, etc..., por um breve período de tempo que anteceda a sua instalação e/ou colocação em funcionamento, deverão ser tomadas as seguintes precauções:
● Os equipamentos e suas partes constituintes deverão ser mantidos nas suas embalagens originais ou embalagens que satisfaçam as mesmas condições de segurança contra danos mecânicos, temperatura e umidade excessivas, para prevenir a ocorrência de oxidação de contatos e partes metálicas, danos a circuitos integrados ou outros danos provenientes da má conservação;
● O equipamento devidamente acondicionado deverá ser abrigado em local seco, ventilado em que não ocorra a incidência direta dos raios solares, bem como a chuva, vento e outras intempéries, para garantir a manutenção de suas características funcionais;
A não observância das recomendações acima, poderá eximir a empresa fornecedora do equipamento de quaisquer responsabilidades pelos danos decorrentes, bem como a perda da garantia sobre o equipamento ou parte danificada.
Algumas convenções quanto aos tipos de fonte ou formatação foram utilizadas neste manual com o intuito de possibilitar uma leitura clara e descomplicada. Abaixo estão especificadas as principais convenções utilizadas:
Variável – Todas as variáveis ou designação de parâmetros de leitura ou de programação estão em tipo negrito e itálico com fonte courier new.
Valor – Os valores das variáveis ou valor dos parâmetros de leitura ou programação estão em tipo itálico e fonte courier new.
NOTA (maiúsculo): Texto digitado.(maiúsculo/minúsculo) – As notas e alertas representam informações importantes que deverão ser observadas pelo operador ou supervisor da operação.
ASSUNTO DA PÁGINAASSUNTO DA PÁGINA – Nas bordas de cada página o leitor poderá ter uma referência rápida do principal assunto que está sendo nela tratado, sem que seja necessário recorrer aos índices para localizar a informação desejada, bastando para isso folhear o manual.
Referência a títulos e subtítulos – As referências feitas a títulos e subtítulos, usadas no decorrer do texto para remeter o leitor a um outro tópico mais detalhado sobre o assunto ou onde o leitor possa obter a informação desejada, contidos no manual, estão escritos em tipo itálico. Palavras ou expressões em idioma diferente do corrente também será escrito em tipo itálico.
Abaixo são apresentados os históricos sobre as modificações efetuadas no hardware, firmware, software e manual de instruções do equipamento GRTD2000. Revisões estão listadas em ordem cronológica inversa.
Manual:Rev. 01
– Adicionado descritivo das funções do regulador de velocidade;– Modificado endereço de algumas variáveis no mapa de memória;– Incluídas variáveis do regulador de velocidade no mapa de memória;
Firmware:Rev. 1.00.0
– Adicionado bloco lógico do regulador de velocidade;– Modificado endereço de algumas variáveis no mapa de memória;
1.4 - Interface com o Usuário........................................................................191.5 - Funções................................................................................................191.6 - Limitadores...........................................................................................201.7 - Proteções / Alarmes..............................................................................201.8 - Características Climáticas.......................................................................201.9 - Normas aplicáveis.................................................................................211.10 - Topologias de Montagem.....................................................................22
1.10.1 - Canal Simples com modulo de potencia incorporado.................................221.10.2 - Canal Simples com Modulo de Potência Separado.....................................231.10.3 - Canal Duplo com Modulo de Potência Incorporado....................................241.10.4 - Canal Duplo com Modulo de Potencia Separado........................................251.10.5 - Canal Duplo com Modulo de Potência Separado e Disparo Cruzado............26
1.11 - Diagrama de ligação Típico..................................................................271.12 - Conexões Elétricas...............................................................................27
1.12.1 - Alimentação...........................................................................................271.12.2 - Saída Isolada Auxiliar p/ Alimentação Módulo de Potência GPRI2000.........281.12.3 - Saídas Digitais........................................................................................281.12.4 - Realimentação Tensão de Armadura........................................................291.12.5 - Realimentação Tensão de Barramento.....................................................301.12.6 - Realimentação Tensão de Campo............................................................311.12.7 - Realimentação Tensão transformador de Campo....................................321.12.8 - Realimentação Corrente de Armadura.....................................................331.12.9 - Realimentação Corrente de Campo.........................................................341.12.10 - Entradas Analógicas..............................................................................351.12.11 - Saídas Analógicas ................................................................................361.12.12 - Entradas Digitais..................................................................................371.12.13 - Disparo Módulo de Potência Externo......................................................381.12.14 - Porta de Comunicação COM1 RS-232....................................................401.12.15 - Porta de Comunicação COM1 RS-485....................................................411.12.16 - Porta de Comunicação COM2 RS-485....................................................421.12.17 - Porta de Comunicação CAN..................................................................43
1.12.18 - Porta de Comunicação Ethernet............................................................441.12.19 - Porta de Comunicação Duplo Canal.......................................................45
2 - Instalação..........................................................................................462.1 - Fixação e posição..................................................................................462.2 - Aterramento..........................................................................................47
3.4.1 - Tela inicial................................................................................................513.5 - Senha...................................................................................................51
3.5.1 - Ativando a senha......................................................................................513.5.2 - Desativando a senha.................................................................................51
3.6 - Mapa de Telas/Parâmetros....................................................................514 - Descrição funcional.............................................................................65
4.1 - Regulador de Tensão.............................................................................654.1.1 - Modos de Controle....................................................................................65
4.1.1.1 - Malha Primária.............................................................................................654.1.1.1.1 - Modo Manual......................................................................................................654.1.1.1.2 - Modo Automático................................................................................................67
4.1.1.2 - Malha Secundária........................................................................................684.1.2 - Comutação Suave Entre Modos de Operação..............................................694.1.3 - Rampa de Referência................................................................................694.1.4 - Referência Por Entrada Analógica..............................................................704.1.5 - Limitadores..............................................................................................70
4.1.5.1 - Limitador Referências....................................................................................714.1.5.2 - Limitador Saída Controle...............................................................................714.1.5.3 - Limitador Sobrecorrente de Campo................................................................724.1.5.4 - Limitador Subcorrente de Campo...................................................................734.1.5.5 - Limitador de Subexcitação (PxQ)...................................................................744.1.5.6 - Limitador de Sobrecorrente de Armadura.......................................................744.1.5.7 - Limitador Tensão-Frequência (V/Hz)..............................................................75
4.2.1 - Modos de Operação..................................................................................774.2.1.1 - Barra Morta..................................................................................................774.2.1.2 - Checagem das Condições de Sincronismo.......................................................784.2.1.3 - Sincronizador ...............................................................................................78
4.3.1 - Logica de transferência de canais..............................................................804.3.1.1 - Ao energizar:................................................................................................804.3.1.2 - Durante operação:........................................................................................80
4.3.1.2.1 - Comutação por falha:..........................................................................................804.3.1.2.2 - Comutação Por Comando....................................................................................80
4.3.2 - Seguimento de Referência........................................................................804.3.3 - Sincronização de Variáveis........................................................................81
4.3.3.1 - Ao energizar.................................................................................................814.3.3.2 - Durante operação.........................................................................................81
4.4 - Código de Desbloqueio de Funções........................................................814.5 - Entradas analógicas...............................................................................81
4.5.1 - Exemplo de ajuste....................................................................................824.6 - Saídas analógicas..................................................................................82
4.6.1 - Exemplo de ajuste....................................................................................834.7 - Sincronismo Temporal...........................................................................84
4.8.1 - Estrutura dos Arquivos de Oscilografia.......................................................884.8.2 - Acesso aos registros de oscilografia...........................................................894.8.3 - Parâmetros de Configuração......................................................................894.8.4 - Características técnicas:............................................................................90
4.9 - Registro de Eventos...............................................................................914.9.1 - Acesso aos Registros................................................................................924.9.2 - Lista de Eventos.......................................................................................92
5 - Comunicação serial...........................................................................1075.1 - Representação em ponto fixo...............................................................1075.2 - Valores de Base...................................................................................107
5.2.1 - Tensão de Armadura - Varm....................................................................1075.2.2 - Corrente de Armadura - Iarm..................................................................1075.2.3 - Potência de Armadura - Pot.....................................................................1085.2.4 - Tensão de Campo - Vfld..........................................................................1085.2.5 - Corrente de Campo - Ifld.........................................................................1095.2.6 - Rotações por Minuto - RPM.....................................................................1095.2.7 - Q0.........................................................................................................1105.2.8 - Q10.......................................................................................................1105.2.9 - Q13_P....................................................................................................1115.2.10 - Q0_MS.................................................................................................1115.2.11 - Frequência - Freq..................................................................................1125.2.12 - Angulo - Ang........................................................................................1125.2.13 - Fator de Potência - FP...........................................................................112
5.3 - Portas de Comunicação........................................................................1135.3.1 - COM 1 – Comunicação Modbus Slave.......................................................1135.3.2 - COM 2 – Comunicação Modbus Master.....................................................1135.3.3 - RJ-45-Ethernet – Comunicação Geral.......................................................114
5.4 - Configuração das Portas de Comunicação COM1 e COM2.......................1145.4.1 - RS232/RS485.........................................................................................1145.4.2 - Velocidade de Comunicação....................................................................1145.4.3 - Endereço do Equipamento na Rede Modbus.............................................114
5.5 - Configuração da Porta Ethernet............................................................1155.6 - Endereçamento dos Bits.......................................................................115
6 - Mapa de memória.............................................................................1166.1 - Variáveis Somente Leitura....................................................................116
6.1.1 - Variáveis Campos de Bits Somente Leitura...............................................1216.2 - Variáveis Leitura / Escrita.....................................................................130
6.3.1 - Variáveis Campos de Bits do tipo Parâmetro.............................................1506.4 - Variáveis Lógica...................................................................................152
7 - Procedimento de comissionamento....................................................1578 - Manutenção preventiva.....................................................................1589 - Problemas, causas e soluções............................................................159
Índice de FigurasFigura 1.3.1.1: Dimensões de altura da GRTD 2000 Com Potência (esquerda) e Sem Potência (direita).........................................................................................................19e abaixo as dimensões de largura e comprimento, sendo iguais em ambas.....................19Figura 1.10.1.1: Topologia Canal Simples com Modulo de Potência Incorporado..............22Figura 1.10.2.1: Topologia Canal Simples com Modulo de Potência Separado..................23Figura 1.10.3.1: Topologia Canal Duplo com Modulo de Potência Incorporado................24Figura 1.10.4.1: Topologia Canal Duplo com Modulo de Potência Simples.......................25Figura 1.10.5.1: Topologia Canal Duplo com Disparo Cruzado........................................26Figura 1.12.1.1: Topologia de alimentação do circuito eletrônico do regulador................28Figura 1.12.2.1: Topologia saída auxiliar isolada p/ alimentação módulo de potência GPRI2000...................................................................................................................28Figura 1.12.3.1: Topologia saídas digitais.....................................................................29Figura 1.12.4.1: Topologia realimentação tensão de armadura.......................................30Figura 1.12.5.1: Topologia realimentação tensão de barramento....................................31Figura 1.12.6.1: Topologia realimentação tensão de campo...........................................32Figura 1.12.7.1: Topologia realimentação tensão transformador de campo.....................33Figura 1.12.8.1: Topologia realimentação corrente de armadura....................................34Figura 1.12.9.1: Topologia realimentação corrente de campo.........................................35Figura 1.12.10.1: Topologia entrada analógica..............................................................36Figura 1.12.11.1: Topologia saídas analógicas...............................................................37Figura 1.12.12.1: Topologia entradas digitais................................................................38Figura 1.12.13.1: Topologia conexão de modulo de potência externo.............................39Figura 1.12.13.2: Pinagem cabo de conexão com o modulo de potência externo.............40Figura 1.12.14.1: Topologia conexão COM1 - RS232.....................................................41Figura 1.12.14.2: Pinagem cabo conexão COM1 - RS232...............................................41Figura 1.12.15.1: Topologia conexão COM1 - RS485.....................................................42Figura 1.12.16.1: Topologia conexão COM2 - RS485.....................................................43Figura 1.12.17.1: Topologia conexão CAN.....................................................................44Figura 1.12.18.1: Topologia conexão Ethernet..............................................................44Figura 1.12.19.1: Topologia conexão COM-DC..............................................................45Figura 2.1.1: Medidas entre furos de fixação da GRTD 2000..........................................46Figura 4.1.1.1.1.1: Malha controle corrente de campo...................................................66Figura 4.1.1.1.1.2: Malha controle tensão de campo......................................................66Figura 4.1.1.1.1.3: Malha controle ângulo de disparo.....................................................66Figura 4.1.1.1.2.1: Malha controle tensão de armadura.................................................67Figura 4.1.1.1.2.2: Malha controle tensão de armadura com compensação de reativos....68Figura 4.1.1.2.1: Malha controle potência reativa..........................................................68Figura 4.1.1.2.2: Malha controle fator de potência.........................................................69Figura 4.1.3.1: Rampa de referência.............................................................................70Figura 4.1.4.1: Referência Analógica............................................................................70Figura 4.1.5.1: Curva capabilidade da maquina síncrona................................................71Figura 4.1.5.3.1: Curva atuação limitador térmico de sobre corrente de campo...............72Figura 4.1.5.3.2: Ação do limitador de sobre corrente de campo na curva de capabilidade. .
73Figura 4.1.5.4.1: Ação do limitador de sub corrente de campo na curva de capabilidade..73Figura 4.1.5.5.1: Ação do limitador de subexcitação PxQ na curva de capabilidade..........74Figura 4.1.5.6.1: Ação do limitador de sobrecorrente de armadura na curva de capabilidade................................................................................................................75Figura 4.1.5.7.1: Limitador V / Hz................................................................................75Figura 4.1.6.1: Circuito de escorvamento automático.....................................................76Figura 4.1.6.2: Curva escorvamento automático............................................................77Figura 4.2.1.3.1.1: Sincronizador: exemplo pulsos de largura variável............................78Figura 4.2.1.3.2.1: Sincronizador: exemplo pulsos de frequência variável.......................79Figura 4.5.1: Entrada analógica....................................................................................82Figura 4.5.1.1: Exemplo entrada analógica...................................................................82Figura 4.6.1: Saída analógica.......................................................................................83Figura 4.6.1.1: Exemplo saída analógica.......................................................................83Figura 4.7.1.1: Tipos de pulso IRIG-B...........................................................................84
O GRTD2000 é um equipamento digital, microprocessado que tem por função o controle de máquinas síncronas. A flexibilidade no ajuste dos parâmetros e da topologia de montagem, associado a possibilidade de criação de funções lógicas, permite o seu uso em uma ampla faixa de aplicações.
Para correntes de excitação até 15A, tem a opção de utilização de módulo de potência incorporado (GPRI2000-15), utilizando tecnologia IGBT. Permite, também, comandar módulos de potência externos com topologias utilizando IGBT ou tiristor.
1.2 - CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS
O GRTD2000 possui as seguintes características elétricas:
1.2.1 - ENTRADAS ANALÓGICAS
• 03 (Três) entradas para realimentação da tensão de armadura. Permite selecionar 4 escalas: 120, 240, 480 e 600 Vca;
• 01 (Uma) entrada para realimentação da tensão do barramento. Permite selecionar 4 escalas: 120, 240, 480 e 600 Vca.
• 03 (Três) entradas para realimentação da corrente de armadura. Permite selecionar duas escalas: 1 e 5 A;
• 01 (Uma) entrada para realimentação da tensão de campo. Permite selecionar 3 escalas: 80, 240 e 720 VDC;
• 02 (Duas) entradas para realimentação da corrente de campo. Mede sinais com amplitude de 0 a 15 Vcc proveniente do transdutor de corrente;
• 02 (Duas) entradas de uso geral (+/-20mA ou +/-10V), configuráveis.
1.2.2 - SAÍDAS ANALÓGICAS
• 02 (Duas) saídas de uso geral (+/-20mA ou +/-10V), configuráveis.
1.2.3 - ENTRADAS DIGITAIS
• 08 (Oito) entradas digitais de uso geral (+24V), configuráveis.
1.2.4 - SAÍDAS DIGITAIS
• 06 saídas digitais a relé, configuráveis;
1.2.5 - PORTAS DE COMUNICAÇÃO
• 01 (Uma) porta RS232 ou RS485 para comunicação via protocolo modbus-slave.
• 01 (Uma) porta RS485 para comunicação via protocolo modbus-slave.
• 01 (Uma) porta ETHERNET para comunicação via protocolo modbus TCP, UDP e outros;
• 01 (Uma) porta CAN para comunicação com módulos de expansão e outros reguladores;
• 01 (Uma) porta dedicada para comunicação entre regulador principal e retaguarda na operação duplo canal;
1.2.6 - BORNES DE LIGAÇÃO
As figuras abaixo apresentam os bornes de conexão elétrica do equipamento:
Figura 1.3.1.1: Dimensões de altura da GRTD 2000 Com Potência (esquerda) e Sem Potência (direita)
e abaixo as dimensões de largura e comprimento, sendo iguais em ambas.
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
• Estatismo ajustável para operação paralela (Compensação de reativos);
• Estatismos negativo para compensação de queda de linha;
• Controle de fator de potência;
• Controle de potência reativa;
• Estabilizador do sistema de potência – PSS;
• Escorvamento automático na partida, podendo reaplicá-lo durante operação normal, caso a tensão caia abaixo do valor de setpoint;
• Possibilidade de operação duplo canal;
• Opção de operar com módulo de potência incorporado ou separado;
• Relógio com possibilidade de sincronismo com sistema GPS por meio de sinal IRIG-B;
• Registro de eventos digitais, gravados em cartão de memória do tipo SD;
• Registro de oscilografias, gravados em cartão de memória do tipo SD;
• Rampa de subida/descida ajustável para todas as referências de controle;
• Sincronizador – permite ajustar a tensão, frequência e fase do gerador p/ sincronismo com a barra;
• Software para parametrização com interface amigável permitindo efetuar ajuste da programação e monitoramento de todas as funções do regulador;
• Função de seguidor de referência entre reguladores no modo duplo canal ou entre modos de operação no modo canal simples, para que as transferências entre canais ou entre modos de operação no mesmo regulador ocorram de forma suave.
• Lógica programável, permitindo configurar a função das entradas e saídas digitais e analógicas e criar funções lógicas internas, usando portas lógicas, temporizadores, latch´s e etc;
• Distribuição de potência reativa entre máquinas;
• Detecção de falha de diodo girante;
• Comando “zera reativo” para permitir abertura do disjuntor com minima corrente de armadura;
• Possibilidade de atualização do firmware por meio de porta de comunicação serial;
1.6 - LIMITADORES
Possui os seguintes limitadores de modo a garantir uma operação segura da máquina;
• De referencia, máximo/mínimo para todos os modos de controle;
• Das saídas de controle e do ângulo de disparo do módulo de potência;
• Sobrecorrente de campo;
• Subcorrente de campo;
• Subexcitação (PxQ);
• Voltz / Hertz;
• Sobrecorrente de armadura;
1.7 - PROTEÇÕES / ALARMES
O regulador possui diversas proteções e alarmes. A atuação de proteções impedem o regulador de
Figura 1.10.5.1: Topologia Canal Duplo com Disparo Cruzado
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
1.11 - DIAGRAMA DE LIGAÇÃO TÍPICO
Na figura abaixo temos um diagrama de aplicação com as conexões tipicas do regulador:
INSERIR FIGURA
1.12 - CONEXÕES ELÉTRICAS
Nos próximos parágrafos serão detalhadas as conexões elétricas do equipamento.
1.12.1 - ALIMENTAÇÃO
Estes terminais são utilizados para alimentar o equipamento. Podem ser conectados a uma fonte CC ou CA, podendo inclusive ser conectado diretamente nos terminais da máquina, quando este for de baixa tensão e tiver tensão remanente suficiente alta para ligar o regulador.
Fornece uma saída de tensão isolada para alimentar o módulo de potência GPRI2000. Pode ser utilizada para alimentar até dois módulos quando operar com redundância.
• Terminais: +15VI, GNDI, +15VI, GNDI;
• Tipo: Borne parafusado extraível;
• Bitola condutor: 0,2 a 2,5 mm2
• Tensão nominal: 15 Vcc;
• Corrente de carga máxima: 100mA;
1.12.3 - SAÍDAS DIGITAIS
Saídas digitais genéricas, com função programável.
Figura 1.12.1.1: Topologia de alimentação do circuito eletrônico do regulador
Figura 1.12.2.1: Topologia saída auxiliar isolada p/ alimentação módulo de potência GPRI2000
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
• Tensão máxima de manobra: 270 VCA, 125 VDC;
• Corrente máxima de manobra: 5A;
• Isolação: 1000VCA;
1.12.4 - REALIMENTAÇÃO TENSÃO DE ARMADURA.
São utilizados para medir a tensão de armadura. Podem ser conectados diretamente nos terminais da armadura para máquinas de baixa tensão (até 600Vca). Para os demais deve-se utilizar um transformador rebaixador. Pode usar ligação monofásico e trifásico. Possui 4 escalas: 120V, 240V, 480V e 600V;
NOTA: O secundário do transformador rebaixador deve sempre ser aterrado para evitar possibilidade de sobretensões.
• Tensão máxima de modo comum (entre fase e terra): 172 VAC (escala 120V), 345 VAC (escala 240V), 691 VAC (escala 480V), 864 VAC (escala 600 V);
• Impedância de entrada: ~= 1 Mohm;
• Estabilidade térmica: +240PPM/ºC;
1.12.5 - REALIMENTAÇÃO TENSÃO DE BARRAMENTO.
São utilizados para medir a tensão do barramento. Podem ser conectados diretamente na barra para máquinas de baixa tensão (até 600Vca). Para os demais deve-se utilizar um transformador rebaixador. Utiliza apenas ligação monofásica. Possui 4 escalas: 120V, 240V, 480V e 600V;
NOTA: O secundário do transformador rebaixador deve sempre ser aterrado para evitar possibilidade de sobretensões.
Figura 1.12.5.1: Topologia realimentação tensão de barramento
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
1.12.7 - REALIMENTAÇÃO TENSÃO TRANSFORMADOR DE CAMPO
Utilizada para que o regulador possa efetuar o sincronismo dos disparos dos tiristores, sendo necessária apenas quando se utiliza módulos de potência a do tiristor. Possui duas escalas de nível de tensão: 200, 600 VCA, e quatro escalas de frequência de corte do filtro passa baixa: 60, 120, 240 e 290 Hz.
Figura 1.12.6.1: Topologia realimentação tensão de campo
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
1.12.8 - REALIMENTAÇÃO CORRENTE DE ARMADURA.
São utilizados para medir a corrente de armadura e devem ser conectados no secundário do TC de medição. Pode-se utilizar ligação monofásica e trifásica. Possui 2 escalas: 1 e 5 ACA;
NOTA: O secundário do transformador de corrente deve sempre ser aterrado para evitar possibilidade de sobretensões.
Figura 1.12.7.1: Topologia realimentação tensão transformador de campo
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
1.12.9 - REALIMENTAÇÃO CORRENTE DE CAMPO
São utilizados para medir a corrente de campo e devem ser conectados no secundário do TC de efeito hall ou transdutor de corrente. Possui duas entradas para poder medir a corrente total quando estiver operando com redundância de módulos de potência. Fornece também tensões auxiliares de +/- 15V para alimentação do TC ou outro transdutor. A entrada é do tipo tensão, operando na faixa de +/- 10V.
NOTA: Recomenda-se utilizar cabo blindado para esta conexão.
Figura 1.12.8.1: Topologia realimentação corrente de armadura
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
1.12.10 - ENTRADAS ANALÓGICAS
São entradas genéricas cuja função deve ser programada pelo usuário. A mesma entrada pode medir sinais de tensão ou corrente dependendo do borne onde é ligado. Disponibiliza também uma fonte auxiliar p/ poder conectar um potenciômetro externo.
NOTA: Recomenda-se utilizar cabo blindado para esta conexão.
Entradas digitais genéricas, com função programável. A entrada 7 pode também ser utilizada para receber sinal IRIG-B para sincronismo do relógio e a entrada 8 pode ser utilizada para contagem de pulsos para medição de velocidade.
NOTA: Para uma melhor desempenho do controle de velocidade, recomenda-se utilizar um transdutor que forneça frequência maior que 100 Hz.
Interface utilizada para comandar módulos de potência externos. Pode comandar até dois módulos operando em paralelo (redundância), para isso deve-se utilizar um cabo com duas terminações, uma para cada módulo. Utiliza conector do tipo DB15 macho no regulador e DB15 fêmea no modulo de potência. Para os reguladores com módulo de potência incorporado, não é necessário efetuar essa ligação, pois a mesma já é feita internamente.
Figura 2.1.1: Medidas entre furos de fixação da GRTD 2000.
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
2.2 - ATERRAMENTO
A carcaça deve ser aterrada com cabo maior que 4mm2.
A conexão de terra da entrada da fonte de alimentação também deve ser aterrada com cabo 2,5mm2.
Recomenda-se que os demais equipamentos conectados ao GRTD2000 também sejam aterrados, de preferencia no mesmo barramento e com cabos separados para cada um.
O GRTD2000 disponibiliza ainda conexões de terra em borne parafusado junto aos sinais de entrada analógica, saída analógica e comunicações que devem ser utilizadas para conectar as malhas de aterramento dos cabos utilizados na sua instalação.
O regulador possui alguns leds de sinalização p/ informar a situação da operação. São eles:
Principal / Retaguarda
Quando aceso indica que o regulador está operando como principal num arranjo duplo canal. Ou seja, está controlando a excitatriz estática.
Quando estiver apagado indica que o regulador esta operando como retaguarda ou está em falha.
Se estiver operando no modo canal simples (um regulador), este led deve necessariamente estar aceso.
UP1 Ok
Em funcionamento normal este led permanece piscando. Se estiver constantemente aceso ou apagado, indica falha no processador número 1.
Modo de Controle.
O padrão das piscadas indica o modo de controle do regulador de tensão, de acordo com a relação abaixo:
Padrão das piscadas Modo de operação
Apagado Parado
Piscando continuamente (5Hz) Falha
1 piscada por período Modo manual: controlando ângulo de disparo da excitatriz
2 piscada por período Modo manual: controlando tensão de campo
3 piscada por período Modo manual: controlando corrente de campo
4 piscada por período Modo automático: controlando tensão de armadura
5 piscada por período Modo automático: controlando tensão de armadura com estatismo (droop)
6 piscada por período Modo FP: controlando fator de potência
7 piscada por período Modo VAr: controlando potência reativa
Tabela 3.1.1: Padrão piscadas led "modo de controle"
Alarmes / Proteções
Este led indica a presença de algum alarme ou proteção. Se estiver piscando indica presença de alarme se estiver sempre aceso indica proteção atuada, ou falha do regulador.
Limite Superior / Inferior
O padrão das piscadas indica qual limitador está atuando. Se permanece mais tempo aceso significa que está em limite superior (razão cíclica maior que 50%). Se permanecer mais tempo apagado
significa que está em limite inferior (razão cíclica menor que 50%). Se permanecer mesmo tempo aceso a apagado significa que está em limite superior e inferior (razão cíclica igual a 50%).
MC SD Parado
Quando aceso indica que o cartão de memória está liberado para extração.
Nota: Nunca remover o cartão de memória se este led estiver apagado.
UP2 Ok
Em funcionamento normal este led permanece piscando. Se estiver constantemente aceso ou apagado, indica falha no processador número 2.
3.2 - CHAVES DE CONFIGURAÇÃO
O equipamento possui algumas chaves na parte frontal para configuração de algumas funções especiais do regulador, abaixo está descrito a função de cada uma destas chaves:
S1 – Seleciona interface p/ COM1:
0 = RS-232;
1 = RS-485;
S2 e S3 – Conectam a porta COM1 RS-232 ao uP 2 para atualização do firmware.
0 = Operação Normal ou atualização do firmware do uP 1 pela serial;
1 = Atualização do firmware do uP2 pela serial;
S4 – Esta chave possui 4 manoplas com as seguintes funções:
S4-1 – Utilizada para colocar o processador em modo de inicialização pela serial (COM1). Quando estiver nesse modo, pode efetuar a atualização do firmware do regulador.
ON = Os processadores aguardam para receber o novo firmware pela porta serial;
OFF = Operação normal;
S4-2 – Endereço padrão para COM1, COM2 e Ethernet.
ON = Portas de comunicação com configuração padrão (default) de velocidade e endereço.
Endereço = 247 (COM1 e COM2);
Velocidade = 9600 BPS (COM1 e COM2);
IP = 1.0.0.1 (Ethernet);
OFF = Portas de comunicação com configuração dada pelos parâmetros.
S4-3 – Reserva
S4-4 – Reserva
ST SD – Quando pressionado interrompe a escrita no cartão de memória SD. Sempre deve ser pressionado quando for remover ou inserir o cartão.
Possui 5 teclas para navegação e edição de parâmetros com as seguintes funções:
Tecla Função em modo navegação Função em modo edição
OK Se cursor estiver sobre um parâmetro, entra em modo edição.
Salva parâmetro na memória não volátil e saí do modo de edição.
▲ Move cursor para cima Aumenta o valor do parâmetro
▼ Move cursor para baixo Diminui o valor do parâmetro
► Entra no submenu da linha marcada pelo cursor
Atualiza parâmetro apenas na memória RAM e continua no modo de edição.
◄ Retorna para menu anterior Saí do modo edição sem atualizar parâmetro.
◄ + ▲ Aumenta contraste
◄ + ▼ Diminui contraste
◄ + OK Acessa tela de senha
Tabela 3.3.1: Função teclas IHM
3.4 - DISPLAY
Consiste num display alfanumérico de 4 linha por 20 colunas onde é possível navegar pelos parâmetros e visualizar alarmes e status de operação do regulador. Possui iluminação de fundo que acende sempre que uma tecla for pressionada permanecendo assim por um tempo configurado pelo usuário. Pode optar por deixar a iluminação de fundo sempre acesa ou sempre apagada também.
Na primeira linha no canto esquerdo setas verticais (↑ ↓ ↕) indicam onde outras linhas não mostradas no display estão disponíveis. Ao lado destas setas aparece o nome do menu que está sendo visualizado.
Um cursor representado por uma linha horizontal (→) a esquerda, marca qual linha está ativa.
Um submenu é representado pelo nome seguido da seta (→), enquanto que o parâmetro é representado pelo nome seguido de “=” e do valor do parâmetro.
Um cursor piscando a esquerda do parâmetro, indica que está em modo de edição, permitindo desta forma alterar o seu valor.
Na figura abaixo são mostrados os elementos que compõem o gráfico do display.
Ao energizar o regulador, o display exibe por alguns segundos a tela de abertura, com informações sobre a versão do firmware dos dois processadores utilizados e o número de série do regulador. A figura abaixo apresenta o modelo desta tela:
3.5 - SENHA
A edição de parâmetros pode ser protegida por senha. A configuração é feita na tela de senhas, que pode ser acessada através do menu principal ou pressionando-se as teclas “◄ + OK”. A figura abaixo mostra o formato desta tela:
3.5.1 - ATIVANDO A SENHA
Se a senha estiver desativada, ao pressionar “OK” o cursor piscará ao lado do primeiro digito do campo “Valor”. Altere o valor deste digito e pressione “OK”, o cursor passará a piscar ao lado do segundo digito. Altere o valor e pressione “OK”. Repita os passos anteriores para entrar com o terceiro e quarto digito. Ao final quando pressionar “OK”, o cursor piscará ao lado do campo “Status”. Basta alterá-lo para “Ativado” e pressionar “OK”
A senha será o valor digitado no campo “Valor”
3.5.2 - DESATIVANDO A SENHA
Entre com a senha no campo “Valor” procedendo da seguinte maneira: ao pressionar “OK” o cursor piscará ao lado do primeiro digito do campo “Valor”. Altere o valor deste digito e pressione “OK”, o cursor passará a piscar ao lado do segundo digito. Altere o valor e pressione “OK”. Repita os passos anteriores para entrar com o terceiro e quarto digito. Ao final quando pressionar “OK” estando a senha correta, o cursor piscará ao lado do campo “Status”. Basta alterá-lo para “Desativado”. Se entrar com o valor de senha incorreto, o cursor não piscará ao lado do parâmetro “Status”, portanto não permitindo a sua edição.
Não é possível acessar todos os parâmetros do regulador através do display. Para acesso completo aos parâmetros, deve-se utilizar o software de programação.
As figuras abaixo mostram os dados disponíveis nos menus e sub menus do regulador.
***** GERAIS ****** rt_escorv_out = OFF pt_outro_ativ = OFF par_difer = OFF mc_stop = OFF pt_meu_ativ = OFF os_fim = OFF si_sincr = OFF si_varm_ok = OFF si_freq_ok = OFF si_fase_ok = OFF si_f_up = OFF si_f_dw = OFF si_v_up = OFF si_v_dw = OFF log_difer = OFF pt_falha = OFF
***** LIMITES ***** Superior → Inferior → Gerais →
**** SUPERIOR ***** iexc = OFF iarm = OFF ref_man = OFF ref_uarm = OFF ref_fp = OFF ref_q = OFF contr_sec = OFF contr_pri = OFF
**** INFERIOR ***** iexc = OFF iarm = OFF PxQ = OFF ref_man = OFF ref_uarm = OFF ref_fp = OFF ref_q = OFF contr_sec = OFF contr_pri = OFF
***** GERAIS ****** vhz = OFF iarm_out_max = OFF iarm_out_min = OFF
***** ALARMES ***** load_par = OFF store_par = OFF erase_par = OFF com_dc = OFF ponte = OFF sincr_dc = OFF re_buffer = OFF load_log = OFF store_log = OFF erase_log = OFF logica = OFF mem_card = OFF rt_escor_exc = OFF si_sincr = OFF sa1 = OFF sa2 = OFF realim_varm = OFF cod_desbloq = OFF
* ENTRADAS DIGIT ** ED_00 = OFF ED_01 = OFF ED_02 = OFF ED_03 = OFF ED_04 = OFF ED_05 = OFF ED_06 = OFF ED_07 = OFF ED_08 = OFF ED_09 = OFF ED_10 = OFF ED_11 = OFF ED_12 = OFF ED_13 = OFF ED_14 = OFF ED_15 = OFF
*** HAB_FUNCOES *** func 01 OFF func 02 OFF func 03 OFF func 04 OFF func 05 OFF func 06 OFF func 07 OFF func 08 OFF func 09 OFF func 10 OFF func 11 OFF func 12 OFF func 13 OFF func 14 OFF func 15 OFF func 16 OFF func 17 OFF func 18 OFF func 19 OFF func 20 OFF func 21 OFF func 22 OFF func 23 OFF func 24 OFF func 25 OFF func 26 OFF func 27 OFF func 28 OFF func 29 OFF func 30 OFF func 31 OFF func 32 OFF
****** BASES ****** varm_pri = 00.00 V varm_sec = 00.00 V iarm_pri = 00.00 A iarm_sec = 00.00 A vfld_pri = 00.00 V vfld_sec = 00.00 V ifld_pri = 00.00 A ifld_sec = 00.00 V
O equipamento GRTD2000 apresenta diversas funções e blocos lógicos. Nos próximos capítulos serão descritos cada um destes blocos, os parâmetros de configuração e suas respectivas interfaces de entrada e saída.
4.1 - REGULADOR DE TENSÃO
Este bloco lógico implementa a função de um regulador de tensão possuindo diversos modos de controle, limitadores e alarmes, fornecendo uma solução completa para o controle de excitação de máquinas síncronas.
4.1.1 - MODOS DE CONTROLE
O regulador de tensão possui basicamente duas malhas de controle, uma primária cuja referência pode ser a tensão de armadura (automático), tensão de campo (manual tensão), corrente de campo (manual corrente) ou ângulo de disparo (manual ângulo). A saída desta malha atua diretamente sobre o módulo de potência e consequentemente sobre a tensão de campo. A malha secundária pode ter como referência a potência reativa ou o fator de potência, e a saída atua diretamente sobre a referência da malha primária.
4.1.1.1 - MALHA PRIMÁRIA
Quanto a variável controlada, pode ser dividido em dois modos:
– Modo Manual;
– Modo Automático;
4.1.1.1.1 - MODO MANUAL
Neste modo de operação, a variável controlada está relacionada ao campo da máquina, pode ser dividido em três modos:
– Controle Corrente de Campo;
– Controle Tensão de Campo;
– Controle do Ângulo de Disparo;
Controle de Corrente de Campo
A variável controlada é a corrente de campo. O regulador irá ajustar automaticamente o ângulo de disparo da ponte retificadora de modo a manter a corrente de campo constante e igual ao valor ajustado na referência. A figura abaixo mostra esta malha de controle:
Neste modo, a variável controlada é a tensão de campo. O regulador irá ajustar automaticamente o angulo de disparo da ponte retificadora de modo a manter a tensão de campo constante e igual ao valor ajustado na referência. A figura abaixo mostra esta malha de controle:
Tanto no modo de controle de corrente, como de tensão, é utilizado um controlador do tipo PI (proporcional + integral).
Controle de Ângulo de Disparo do Módulo de Potência
Neste modo, a variável controlada é o ângulo de disparo do módulo de potência. O regulador irá dispará-lo com um ângulo fixo, definido através da referencia de modo manual.
Todos os modos de controle manual, utilizam os mesmos parâmetros para sua configuração, assim ao
Figura 4.1.1.1.1.1: Malha controle corrente de campo
Figura 4.1.1.1.1.2: Malha controle tensão de campo
Figura 4.1.1.1.1.3: Malha controle ângulo de disparo
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
mudar entre os modos manual, atentar para o risco de uma instabilidade, devido ao fato de usar os mesmos ganhos PI para todos os modos.
4.1.1.1.2 - MODO AUTOMÁTICO
Neste modo de operação, a variável controlada é a tensão de armadura da máquina.
Quanto a natureza da carga do gerador, pode ser dividido em dois modos:
– Operação Singela ou Isolada;
– Operação Paralela com Compensação de Reativos;
Operação Singela
Neste modo de operação, a variável controlada é a tensão de armadura. O regulador irá ajustar automaticamente o angulo de disparo da ponte retificadora de modo a manter a tensão de armadura constante e igual ao valor ajustado na referência.
Este modo de operação destina-se a geradores que operam de forma solitária (somente um gerador + cargas), já que o regulador não leva em conta a potência reativa da máquina, usando como variável controlada somente a tensão de armadura.
Operação Paralela com Compensação de Reativos
Neste modo de controle, a referência do regulador de tensão continua sendo a tensão de armadura, porém, ela varia de acordo com as variações da potência reativa e do ganho “Droop”. Na prática, isto funciona da seguinte maneira: Estando a máquina conectada a um barramento infinito, com tensão igual a própria referência do regulador, ao variar a tensão do barramento, ocorrerá uma variação na potência reativa. Essa variação na potência reativa é somada a referência de tensão, fazendo com que a mesma acompanhe a tensão do barramento.
Compensação de reativos funciona apenas no modo automático.
Figura 4.1.1.1.2.1: Malha controle tensão de armadura
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
4.1.1.2 - MALHA SECUNDÁRIA
Está malha de controle deve ser habilitada somente para operação em paralelo do regulador com outro regulador ou do regulador com barramento infinito. A saída de controle desta malha atua sobre a referência da malha primária.
Quanto a variável controlada, pode ser dividido em dois modos:
– Modo Controle de Potência Reativa;
– Modo Controle de Fator de Potência;
Modo Controle de Potência Reativa
Neste modo de controle, a referência do regulador de tensão passa a ser a potência reativa. O regulador irá modificar a referência da malha de controle primária de modo a manter constante a potência reativa gerada pela máquina.
A malha primária pode estar operando no modo manual ou automático, com ou sem compensação de reativos.
Figura 4.1.1.1.2.2: Malha controle tensão de armadura com compensação de reativos
Figura 4.1.1.2.1: Malha controle potência reativa
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
Modo Controle de Fator de Potência
Neste modo de controle, a referência do regulador de tensão passa a ser o fator de potência. O regulador irá modificar a referência da malha de controle primária de modo a manter constante o fator de potência gerado pela máquina.
A malha primária pode estar operando no modo manual ou automático, com ou sem compensação de reativos.
4.1.2 - COMUTAÇÃO SUAVE ENTRE MODOS DE OPERAÇÃO
Ao comutar entre modos de controle o regulador pode atuar de duas formas: Mantendo o mesmo ponto de operação de antes da comutação (transferência suave) ou indo para referencia inicial do novo modo de controle. A seleção desta função é feito por meio do ajuste dos parâmetros.
4.1.3 - RAMPA DE REFERÊNCIA
Todos as referências de controle possuem um limitador de taxa de variação, isso significa que ao habilitar o regulador ou modificar o valor de qualquer referência, o regulador o fará em rampa suave. A taxa de variação (inclinação da rampa) é ajustável. A figura abaixo mostra a variação da referência para uma entrada em degrau.
Figura 4.1.1.2.2: Malha controle fator de potência
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
4.1.4 - REFERÊNCIA POR ENTRADA ANALÓGICA
Todas as referências de controle do regulador de tensão possuem associadas uma segunda variável que atua no ponto de soma junto com a referência, esta variável é utilizada para modificar a referência do regulador por meio da entrada analógica e deve ser conectada ao bloco de entrada analógica por meio da lógica programável. A figura abaixo ilustra como a referência analógica atua sobre a referência de controle.
4.1.5 - LIMITADORES
O GRTD2000 possui diversos limitadores que tem pro objetivo manter a operação da máquina dentro dos seus limites de segurança.
Alguns destes limites são definidos pela curva de “Capabilidade” da máquina. Está curva relaciona quais combinações de potência ativa e reativa são admissíveis para uma operação estável e segura.
A figura a seguir mostra um exemplo do formato desta curva com os limites operacionais da máquina:
Visando garantir a segurança da máquina e a limitação operacional, o regulador de tensão possui os seguintes limitadores:
– Limitador de referência máximo/mínimo para as referencias de modo manual, tensão de armadura, fator de potência e potência reativa;
– Limitador máximo/mínimo da saída de controle das malhas primária e secundária;
– Limitador de sobre corrente de campo;
– Limitador de sub corrente de campo;
– Limitador de subexcitação (PxQ);
– Limitador de sobre corrente de armadura;
– Limitador tensão-frequência (V/Hz);
4.1.5.1 - LIMITADOR REFERÊNCIAS
Todas as referência de controle do GRTD2000 possuem limites máximos e mínimos configuráveis por meio de parâmetros de ajuste.
O objetivo principal deste limitador é restringir a operação dos comandos digitais de aumenta/diminui referência e também evitar o risco de que uma modificação de referência errada possa comprometer a operação da máquina.
4.1.5.2 - LIMITADOR SAÍDA CONTROLE
As malhas de controle primária e secundária possuem limites máximos e mínimos configuráveis por meio de parâmetros de ajuste.
Limitar a saída de controle primária implica em limitar o ângulo de disparo do módulo de controle e consequentemente os limites da tensão de excitação, ou seja, o fator de retificação do módulo de
ALFigura 4.1.5.1: Curva capabilidade da maquina síncrona
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
potência.
O limite de saída do controle secundário, tem por objetivo restringir a variação na referência de tensão (malha primária) e consequentemente há variações permitidas na tensão terminal visando corrigir o Fator de potência ou potência reativa.
Só tem efeito quando estiver operando nos modos “Controle de FP” ou “Controle de Reativo”;
4.1.5.3 - LIMITADOR SOBRECORRENTE DE CAMPO
A ação deste limitador está dividida em duas partes:
– Limitador de sobrecorrente máxima;
– Limitador de sobrecorrente térmico;
O limitador de sobrecorrente máxima possui ação instantânea e visa proteger a ponte retificadora contra sobrecarga. Caso a corrente de campo ultrapasse o valor máximo, instantaneamente haverá uma redução na tensão de campo, até que o valor de corrente esteja dentro dos limites;
O limitador de sobrecorrente térmico possui uma ação retardada e visa proteger o enrolamento de campo contra sobreaquecimento. A ação retardada visa se adequar a dinâmica térmica do enrolamento, possibilitando ao regulador responder a transientes que exigem uma sobreexcitação sem com isso comprometer o enrolamento do ponto de vista do aquecimento. Caso a sobreexcitação permaneça, ocasionará atuação do limitador mantendo a corrente dentro do limite térmico. A curva de atuação apresenta um comportamento inverso, ou seja quanto mais a corrente de campo exceder o limite térmico, mais rápido será a sua atuação, conforme pode ser observado na figura abaixo:
Na figura abaixo pode-se verificar a ação do limitador sobre a curva de capabilidade:
Figura 4.1.5.3.1: Curva atuação limitador térmico de sobre corrente de campo
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
4.1.5.4 - LIMITADOR SUBCORRENTE DE CAMPO
O limitador de subcorrente possui ação instantânea e visa proteger a máquina contra perda de excitação. Caso a corrente de campo caia abaixo do valor mínimo, instantaneamente haverá um aumento na tensão de campo, até que o valor de corrente esteja dentro dos limites;
Na figura abaixo pode-se verificar a ação do limitador sobre a curva de capabilidade:
Figura 4.1.5.3.2: Ação do limitador de sobre corrente de campo na curva de capabilidade
Figura 4.1.5.4.1: Ação do limitador de sub corrente de campo na curva de capabilidade
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
4.1.5.5 - LIMITADOR DE SUBEXCITAÇÃO (PXQ)
O limitador de subexcitação possui ação instantânea e visa proteger a máquina contra perda de sincronismo por subexcitação. Caso a potência reativa da máquina subexcitada cruze com a linha de atuação do limitador, instantaneamente haverá um aumento na tensão de campo, até que o valor de potência reativa esteja dentro dos limites.
A linha de atuação do limitador é formada por um segmento de reta definido pelo ponto P1 e pela tangente do ângulo “α”.
Na figura abaixo pode-se verificar a ação do limitador sobre a curva de capabilidade:
4.1.5.6 - LIMITADOR DE SOBRECORRENTE DE ARMADURA
O limitador de sobrecorrente máxima possui ação instantânea e ultrapassado o seu limite, provoca uma variação na referência da tensão de armadura, visando reduzir a potência reativa e consequentemente a corrente de armadura.
O limitador de sobrecorrente de armadura não atua diretamente sobre a corrente de campo, mas sobre a referência de tensão de armadura, aumentando-a se a máquina estiver na região de subexcitação e diminuindo-a se estiver na região de sobreexcitação.
A ação deste limitador é sempre no sentido de reduzir a potência reativa da máquina, caso já seja igual a zero, a atuação do limitador não terá nenhum efeito, pois já atingiu o seu limite de atuação.
Na figura abaixo pode-se verificar a ação do limitador sobre a curva de capabilidade:
Figura 4.1.5.5.1: Ação do limitador de subexcitação PxQ na curva de capabilidade
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
4.1.5.7 - LIMITADOR TENSÃO-FREQUÊNCIA (V/HZ)
Este limitador tem por objetivo manter a relação Tensão/Frequência constante e com isto garantir que não ocorra saturação da maquina e outros dispositivos magnéticos a ela conectados;
Se a frequência da máquina cai abaixo de um valor definido (joelho), a referência de tensão de armadura é reduzida numa proporção programada (queda V/Hz), mantendo assim a razão Tensão/Frequência constante.
A figura abaixo ilustra o comportamento da referência de tensão em função da frequência:
Figura 4.1.5.6.1: Ação do limitador de sobrecorrente de armadura na curva de capabilidade
Figura 4.1.5.7.1: Limitador V / Hz
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
4.1.6 - ESCORVAMENTO AUTOMÁTICO
O regulador de tensão pode comandar um circuito externo para efetuar o escorvamento (injeção de tensão proveniente de uma fonte externa no campo) da máquina automaticamente durante a partida do regulador ou durante a operação normal sempre que a tensão de armadura caia abaixo do nível de ajuste do escorvamento. O comando deve ser feito por meio de uma saída digital conforme pode ser visto na figura abaixo:
A figura abaixo mostra a ação do escorvamento em função da tensão de armadura:
Figura 4.1.6.1: Circuito de escorvamento automático
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
4.2 - REGULADOR DE VELOCIDADE
Este bloco lógico implementa a função de um regulador de velocidade possuindo diversos modos de controle, limitadores e alarmes. Possui duas saídas controle, podendo ser utilizado também no controle de velocidade de turbinas Kaplan, onde uma das saídas controla a abertura do distribuidor e outra o ângulo de ataque das pás do rotor.
4.2.1 - MODOS DE CONTROLE
O regulador de velocidade possui basicamente quatro malhas de controle, uma primária cuja referência é a posição do distribuidor ou válvula de admissão de fluxo que controla o torque da máquina. A saída desta malha atua diretamente sobre a válvula proporcional ou atuador mecânico do distribuidor ou válvula de admissão de fluxo e consequentemente sobre o torque da máquina. A malha secundária tem como referência a velocidade ou frequência e a saída atua diretamente sobre a referência da malha primária. A malha terciária tem como referência a potência ativa gerada e a saída atua sobre a malha secundária. A quarta malha de controle é utilizada para controlar o ângulo de
ataque das pás do rotor da turbina Kaplan, tem como referência a posição do distribuidor e a saída atua sobre a válvula proporcional ou atuador mecânico do giro das pás.
4.2.1.1 - MALHA PRIMÁRIA (POSIÇÃO DISTRIBUIDOR)
A variável controlada é a posição do distribuidor. O regulador irá atuar sobre o atuador mecânico de modo a manter a posição do distribuidor constante e igual ao valor ajustado na referência. A figura abaixo mostra esta malha de controle:
A referência de posição passa por um bloco de linearização.
Possui na saída do controlador PI um bloco de compensação de área de pistão e folga ou zona morta na válvula proporcional.
4.2.1.1.1 - COMPENSAÇÃO DE ÁREA DE PISTÃO
Faz a compensação da diferença de área do cilindro hidráulico para abertura e fechamento do distribuidor.
A maioria dos cilindros hidráulicos utilizados para acionamento do distribuidor da turbina possuem uma área de secção diferente para abertura e fechamento, conforme pode-se verificar pela figura abaixo:
Durante a subida do pistão a área útil da secção do pistão corresponde a área total da secção. Durante a descida a área útil é menor e corresponde a área total da secção do pistão menos a área da
Figura 4.2.1.1.1: Malha de controle de posição do distribuidor
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
haste.
Desta forma o pistão da figura apresentará velocidades diferentes de subida e descida para uma mesma vazão de óleo adentrando o cilindro.
4.2.1.1.2 - COMPENSAÇÃO DE ZONA MORTA
Compensa a zona morta que existe nas válvulas proporcionais hidráulicas em torno da posição central que não produz movimento no cilindro.
4.2.1.2 - MALHA SECUNDÁRIA (VELOCIDADE)
Neste modo de controle a referência do regulador passa a ser a velocidade da máquina. Esta velocidade pode ser obtida a partir do sinal do sensor de velocidade ou da frequência do gerador. A saída de controle desta malha atua sobre a referência da malha primária.
Pode operar de duas formas:
4.2.1.2.1 - MODO CONTROLE DE VELOCIDADE
Neste modo de controle o regulador irá modificar a referência da malha de controle primária de modo a manter velocidade constante e igual a referência. A figura abaixo mostra esta malha de controle:
4.2.1.2.2 - MODO CONTROLE DE VELOCIDADE COM COMPENSAÇÃO DA POTÊNCIA ATIVA (ESTATISMO)
Este modo de operação é utilizado quando o gerador for posto em paralelo com outros geradores ou com barramento infinito.
Neste modo de controle, a referência do regulador de velocidade continua sendo a velocidade, porém, ela varia de acordo com as variações da potência ativa e de um ganho proporcional “K”. Na prática, isto funciona da seguinte maneira: Estando a máquina conectada a um barramento infinito, com frequência igual a própria referência do regulador, ao variar a frequência do barramento, ocorrerá uma variação na potência ativa, pois o regulador tentará se opor a esta variação. Essa variação na potência ativa é somada a referência de velocidade, fazendo com que a mesma acompanhe a frequência do barramento. A figura abaixo mostra esta malha de controle:
Figura 4.2.1.2.1.1: Malha de controle de velocidade
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
4.2.1.3 - MALHA TERCIÁRIA (POTÊNCIA ATIVA)
Neste modo de controle a referência do regulador é a potência ativa. A saída de controle desta malha atua sobre a referência da malha secundária. a figura abaixo mostra esta malha de controle:
AL Figura 4.2.1.2.2.1: Malha de controle de velocidade com compensação de potência ativa
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
4.2.1.4 - MALHA CONTROLE DO ANGULO DE ATAQUE DAS PÁS DO ROTOR
Esta malha efetua o controle da posição das pás do rotor, visando obter um melhor rendimento da turbina.
A referência de posição das pás é função da referência de posição do distribuidor. Esta função é obtida a partir de uma tabela de interpolação linear com 10 pontos, relacionando a posição do distribuidor com a posição do rotor equivalente.
Figura 4.2.1.3.1: Malha de controle de potência ativa
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
4.2.2 - COMUTAÇÃO SUAVE ENTRE MODOS DE OPERAÇÃO
Ao comutar entre modos de controle o regulador pode atuar de duas formas: Mantendo o mesmo ponto de operação de antes da comutação (transferência suave) ou indo para referencia inicial do novo modo de controle. A seleção desta função é feito por meio do ajuste dos parâmetros.
4.2.3 - RAMPA DE REFERÊNCIA
Todos as referências de controle possuem um limitador de taxa de variação, isso significa que ao habilitar o regulador ou modificar o valor de qualquer referência, o regulador o fará em rampa suave. A taxa de variação (inclinação da rampa) é ajustável. A figura abaixo mostra a variação da referência para uma entrada em degrau.
4.2.4 - REFERÊNCIA POR ENTRADA ANALÓGICA
Todas as referências de controle do regulador de velocidade possuem associadas uma segunda variável que atua no ponto de soma junto com a referência, esta variável é utilizada para modificar a referência do regulador por meio da entrada analógica e deve ser conectada ao bloco de entrada
Figura 4.2.1.4.1: Malha controle de posição das pás do rotor
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
analógica por meio da lógica programável. A figura abaixo ilustra como a referência analógica atua sobre a referência de controle.
4.2.5 - LIMITADORES
O regulador de velocidade possui diversos limitadores que tem pro objetivo manter a operação da máquina dentro dos seus limites de segurança. são eles:
– Limitador de referência máximo/mínimo para as referencias de posição do distribuidor, velocidade e potência ativa;
– Limitador máximo/mínimo da saída de controle das malhas primária, secundária, terciária e de controle de ângulo do rotor;
4.2.5.1 - LIMITADOR REFERÊNCIAS
Todas as referência de controle do GRTD2000 possuem limites máximos e mínimos configuráveis por meio de parâmetros de ajuste.
O objetivo principal deste limitador é restringir a operação dos comandos digitais de aumenta/diminui referência e também evitar o risco de que uma modificação de referência errada possa comprometer a operação da máquina.
4.2.5.2 - LIMITADOR SAÍDA CONTROLE
As malhas de controle primária, secundária, terciária e de posição do rotor, possuem limites máximos e mínimos configuráveis por meio de parâmetros de ajuste.
Visando evitar esforços nas tubulações de água da turbina durante o fechamento, o limite mínimo da saída de controle primário possui dois estágios. O segundo estágio é ativado sempre que a abertura do distribuidor for menor que o valor setado no parâmetro “lim_rv_ctrl_prim_pos”.
O GRTD2000, possui um bloco lógico que implementa a função de sincronoscópio e que permite efetuar os sincronismo da máquina com o barramento onde será conectada. Executa as seguintes operações:
– Verificação das condições de sincronismo (tensão, frequência e fase) entre máquina e rede;
– Atuação sobre referências de tensão e frequência da máquina através de pulsos digitais p/ os reguladores de tensão e velocidade;
4.3.1 - MODOS DE OPERAÇÃO
O sincronoscópio possui os seguintes modos de operação:
– Barra morta;
– Checagem das condições de sincronismo
– Sincronizador
– Sincronismo automático
4.3.1.1 - BARRA MORTA
Neste modo de operação, o sincronoscópio verifica a presença de tensão no barramento. Caso esteja abaixo do ajuste do nível de verificação, liga o estado digital de sincronizado que deve ser usado pela lógica programável para fechar ou dar condição de fechamento do disjuntor que conecta a máquina ao barramento. Caso exista tensão no barramento liga o alarme de falha de sincronismo.
Neste modo de sincronismo, são verificadas as condições de sincronismo (tensão, frequência e fase). Se estiverem dentro das janelas de ajuste programado, liga o estado digital sincronizado, que deve ser usado pela lógica programável para fechar ou dar condição de fechamento do disjuntor que conecta a máquina ao barramento. Neste modo não existe alarme falha de sincronismo, o sincronizador fica indefinidamente checando as condições enquanto estiver habilitado.
4.3.1.3 - SINCRONIZADOR
Neste modo, o sincronizador efetua a checagem das condições de sincronismo e caso não estejam dentro das janelas de ajuste programado, produz pulsos digitais de aumento/redução das referências de tensão e frequência. Estes pulsos devem ser conectados via lógica programável ao regulador de tensão e velocidade. Caso permaneça por muito tempo tentando sincronizar, sem sucesso, liga o alarme de falha de sincronismo. Quando as condições de sincronismo forem satisfeitas liga o estado digital sincronizado.
Existem dois modos de modulação dos pulsos:
– Largura variável;
– Frequência variável;
4.3.1.3.1 - LARGURA VARIÁVEL
Neste modo de operação os pulsos tem frequência fixa e a largura é proporcional ao erro de referência, ou seja, quanto mais afastado da janela de sincronismo, maior será a largura do pulso.
A figura abaixo ilustra o comportamento destes pulsos:
4.3.1.3.2 - FREQUÊNCIA VARIÁVEL
Neste modo de operação os pulsos tem largura fixa e a frequência é proporcional ao erro de referência, ou seja, quanto mais afastado da janela de sincronismo, maior será a frequência dos pulsos.
A figura abaixo ilustra o comportamento destes pulsos:
Figura 4.3.1.3.1.1: Sincronizador: exemplo pulsos de largura variável
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
4.3.1.4 - SINCRONISMO AUTOMÁTICO
Neste modo o sincronizador primeiramente verifica as condições para fechamento em barra morta, se não houver tensão na barra (barra morta) liga o estado digital sincronizado. Se por outro lado houver tensão na barra atua no modo sincronizador, gerando pulsos para ajuste das referência e checando as condições de sincronismo (tensão, frequência e fase). Quando todas as condições de sincronismo forem satisfeitas liga o estado digital sincronizado. Caso permaneça por muito tempo tentando sincronizar, liga o alarme falha de sincronismo.
4.4 - DUPLO CANAL
O Regulador GRTD2000 tem capacidade de operar nas configurações de canal simples (01 regulador) e canal duplo (2 reguladores).
Quando estiver operando na configuração duplo canal, apenas um dos reguladores efetivamente controla a tensão de excitação. O outro por sua vez funciona como retaguarda, vindo a assumir o controle da excitação em caso de falha do primeiro ou de comando do operador.
Os dois canais são exatamente idênticos e a condição “principal” ou “retaguarda” é relativa, ou seja, será chamado principal aquele que possui o controle e retaguarda o que não possui o controle. Qualquer um dos canais pode assumir a condição de principal ou retaguarda.
Para que a operação em duplo canal funcione perfeitamente é necessário que os dois canais troquem informação entre si para que possam negociar o modo de operação de cada um. Esta comunicação é realizada através de uma porta de comunicação serial especifica para esta função.
Diversas topologias de montagem são possíveis, ver capitulo 1.10 “Topologias de Montagem“ e capítulo 1.12 “Conexões Elétricas“ para mais detalhes a respeito das conexões elétricas necessárias para operação em duplo canal.
Figura 4.3.1.3.2.1: Sincronizador: exemplo pulsos de frequência variável
GRTD2000GRTD2000 Revisão 0101 de 09/05/2012
4.4.1.1 - AO ENERGIZAR:
Ao energizar o regulador, estando a comunicação “duplo canal” entre eles operante, um dos canais irá assumir o modo principal. A decisão de qual será principal é aleatória e depende de dois fatores:
– Do tempo de inicialização do canal (quem inicializar primeiro será principal);
– Da prioridade de cada canal (Caso inicializem simultaneamente, será principal o que tiver maior prioridade). Se as prioridades forem iguais, a decisão de quem é principal será aleatória;
Caso ao energizar haja um problema na comunicação entre os canais, então o canal que estiver controlando a ponte será principal. Se estiver utilizando uma topologia onde cada regulador comanda a sua própria ponte, então os dois regulador iniciarão como principal. Para evitar essa situação deve utilizar uma logica de intertravamento externo para bloquear a ação de um deles.
4.4.1.2 - DURANTE OPERAÇÃO:
4.4.1.2.1 - COMUTAÇÃO POR FALHA:
Durante operação normal, haverá comutação de canal na ocorrência de qualquer falha no regulador principal que o impeça de manter a regulação.
Como exemplo destas falhas pode-se citar:
– Falha na fonte de alimentação;
– Travamento do processador 2 (aquisição analógica);
– Travamento do processador 1 (controle);
– Falha de comunicação entre processadores.
– Falha no módulo de potência;
4.4.1.2.2 - COMUTAÇÃO POR COMANDO
Durante operação normal, haverá comutação de canal quando houver um comando de escrita na variável st_dc_torna_princ do regulador retaguarda, desde que o canal retaguarda não apresente nenhuma falha listada acima e a comunicação entre os canais esteja funcionando.
O comando é realizado escrevendo-se “1” na variável st_dc_torna_princ do regulador retaguarda;
4.4.2 - SEGUIMENTO DE REFERÊNCIA
O regulador retaguarda tem a habilidade de seguir os valores de referência do regulador principal, desta forma ao haver comutação de canal, a mesma se dará de forma suave com o regulador retaguarda mantendo a máquina no mesmo ponto de operação de entes da comutação.
O seguimento de referência é opcional e pode ser configurado por meio dos parâmetros de ajuste.
Caso esteja configurado para o não seguimento, ao haver comutação o regulador retaguarda utilizará as referêcias iniciais.
4.4.3 - SINCRONIZAÇÃO DE VARIÁVEIS
O GRTD2000 tem a opção de sincronizar as variáveis de parametrização entre os reguladores ao energizar e durante a operação normal.
Ao energizar o regulador retaguarda pode copiar os parâmetros de operação e lógica do regulador principal. Isso significa que após o processo de inicialização ambos terão os mesmos valores de parâmetros.
Essa operação é opcional e selecionada por meio do ajuste de parâmetros.
4.4.3.2 - DURANTE OPERAÇÃO
Durante operação normal, é possível configurar por meio de parâmetros os reguladores para que o retaguarda esteja sempre sincronizado com o principal, assim sendo, ao alterar um parâmetro no regulador principal estará alterando no regulador retaguarda também, automaticamente.
Nota: Se a sincronização de parâmetros durante operação estiver habilitada e modificar um parâmetro no regulador retaguarda, este retornará para o valor anterior de modo a manter o sincronismo com o regulador principal.
4.5 - CÓDIGO DE DESBLOQUEIO DE FUNÇÕES
O GRTD2000 possui um código que efetua o desbloqueio das funções do regulador. Este código é único e diferente para cada regulador fabricado.
Nota: Caso seja introduzido um código errado o regulador permanecerá em falha impedindo a regulação.
4.6 - ENTRADAS ANALÓGICAS
O GRTD2000 possui entradas analógicas de uso geral que podem ser utilizadas para modificação de referências de controle ou na lógica de operação.
O ajuste dos parâmetros permite limitar o valor máximo e minimo das entradas analógicas, bem como escalar o valor de modo a adequá-lo ao processo.
A figura abaixo ilustra como os parâmetros de ajuste da entrada analógica se relacionam:
Deseja-se utilizar uma entrada analógica na faixa de 0 a 5V de modo que esta variação corresponda a uma variação de +/- 0,1 PU na referência de tensão de armadura.
Neste caso deve-se ajustar o parâmetro cf_an_in_max = 0,5 PU e cf_an_in_min = 0 PU tendo em vista que em modo de tensão, 1 PU da entrada analógica equivale a 10V.
Os parâmetros de escala devem ser ajustados como: cf_an_in_max_nor = 0,1 PU e cf_an_in_min_nor = -0,1 PU.
A figura abaixo ilustra como ficaria a relação entre os parâmetros:
4.7 - SAÍDAS ANALÓGICAS
O GRTD2000 possui saídas analógicas de uso geral que podem ser utilizadas para atuar sobre o processo ou servir de para medição de variáveis internas.
O ajuste dos parâmetros permite limitar o valor máximo e minimo das saídas analógicas, bem como escalar o valor de modo a adequá-lo ao processo.
A figura abaixo ilustra como os parâmetros de ajuste da saída analógica se relacionam:
Deseja-se utilizar uma saída analógica na faixa de 4 a 20mA de modo que esta variação corresponda a uma variação de 0 a 2 PU na referência de tensão de armadura.
Neste caso deve-se ajustar o parâmetro cf_an_out_max = 1,0 PU e cf_an_out_min = 0,2 PU tendo em vista que em modo de corrente, 1 PU da saída analógica equivale a 20mA.
Os parâmetros de escala devem ser ajustados como: cf_an_out_max_nor = 2,0 PU e cf_an_out_min_nor = -2,0 PU.
A figura abaixo ilustra como ficaria a relação entre os parâmetros:
4.8 - SINCRONISMO TEMPORAL
O GRTD2000 permite sincronizar o seu relógio interno com outro relógio base através do protocolo
O sinal IRIG-B000 deve ser aplicado a entrada digital correspondente após selecionar a função desta entrada através do parâmetro cf_ed_vel_irig.
A sincronização é feita variando-se a frequência do relógio interno para mais ou para menos, até que esteja sincronizado com o relógio base. Quanto mais próximo estiver o relógio interno do relógio base (menor erro), mais rápida será a sincronização. É importante também que o relógio interno esteja perfeitamente calibrado (com baixa deriva em relação ao relógio base) para que a sincronização ocorre perfeitamente.
NOTA: Apenas a hora, minuto e segundos são sincronizados automaticamente, o ajuste do dia, mês e ano deve ser feito manualmente.
4.8.1 - IRIG-B000
O sinal IRIG-B000 caracteriza-se por uma sequência de caracteres (pulsos) recebidos a uma taxa de 100 PPS (pulsos por segundo).
Existem 3 tipos de caractere: “0”, “1” e “P”. Cada caractere é identificada a partir da largura do pulso recebido. A figura abaixo ilustra os três tipos de pulso contidos num frame IRIG-B000.
A tabela abaixo ilustra um frame IRIG-B completo. O GRTD2000 utiliza apenas as informações contidas nos bits de 0 a 28.
control function bit 1control function bit 2control function bit 3control function bit 4control function bit 5control function bit 6control function bit 7control function bit 8control function bit 9
control function bit 10control function bit 11control function bit 12control function bit 13control function bit 14control function bit 15control function bit 16control function bit 17control function bit 18
control function bit 19control function bit 20control function bit 21control function bit 22control function bit 23control function bit 24control function bit 25control function bit 26control function bit 27
A oscilografia consiste no armazenamento em memória não volátil (cartão SD) dos valores de sinais de medição analógico adquiridos a uma taxa de amostragem constante, durante um determinado período de tempo.
O regulador de tensão está constantemente adquirindo e armazenando em memória volátil os canais ajustados. Quando ocorre um evento de disparo da oscilografia (trigger) o regulador continua adquirindo os canais até atingir o numero de pontos pós-falta programados, quando então efetua a
gravação de todos os pontos em memória não volátil.
Todos os canais da oscilografia são gravado num arquivo do tipo texto, cujo nome segue uma numeração sequencial, onde o último numero representa o arquivo mais atual.
Os arquivos estão localizados dentro de uma pasta chamada “OSC” no cartão de memória. O número máximo de arquivos de oscilografia contidos dentro da pasta é definido pelo parâmetro os_max_file. Depois que atingir o limite de arquivos ou quando o espaço no disco for insuficiente, apaga automaticamente o arquivo mais antigo de modo a liberar espaço.
Limitar o número máximo de arquivos é importante para evitar a criação de um conjunto de arquivos muito pesado que acabe exigindo um maior esforço computacional para manipulação, e consequentemente aumentando o tempo de acesso para leitura.
O valor padrão para este parâmetro é:
os_max_file = 10
O cartão de memória jamais deve ser removido com o regulador ligado. Caso seja necessário remove-lo com o regulador ligado, deve-se efetuar comando ao regulador para interromper a gravação de novos registros (st_re_stop_sd = 1).
4.9.1 - ESTRUTURA DOS ARQUIVOS DE OSCILOGRAFIA.
O arquivo de oscilografia possui a seguinte estrutura:
Na segunda linha tem-se os endereços das variáveis gravadas em cada canal, cada coluna representa um canal de oscilografia, podendo variar de 1 a 8. Onde:
111111 - Endereço modbus da variável adquirida pelo canal 1;
222222 - Endereço modbus da variável adquirida pelo canal 2;
333333 - Endereço modbus da variável adquirida pelo canal 3;
444444 - Endereço modbus da variável adquirida pelo canal 4;
555555 - Endereço modbus da variável adquirida pelo canal 5;
666666 - Endereço modbus da variável adquirida pelo canal 6;
777777 - Endereço modbus da variável adquirida pelo canal 7;
888888 - Endereço modbus da variável adquirida pelo canal 8;
Nas linhas seguintes tem-se os valores adquiridos das variáveis, cada linha representa o valor das variáveis medidas num período de amostragem. O tempo transcorrido entre o valor indicado entre uma linha e a subsequente, é dado pelo período de amostragem da oscilografia. O numero de linhas do arquivo varia de acordo com o numero total de pontos ajustado, do numero de canais ativos e do tempo transcorrido entre disparos consecutivos, ou seja, se entre um disparo e outro transcorrer um tempo insuficiente para encher o buffer pré-falta da oscilografia, o número de linhas do arquivo será menor do que deveria.
Onde:
aaaaaa - valor da variável adquirida pelo canal 1;
bbbbbb - valor da variável adquirida pelo canal 2;
cccccc - valor da variável adquirida pelo canal 3;
dddddd - valor da variável adquirida pelo canal 4;
eeeeee - valor da variável adquirida pelo canal 5;
ffffff - valor da variável adquirida pelo canal 6;
gggggg - valor da variável adquirida pelo canal 7;
hhhhhh - valor da variável adquirida pelo canal 8;
4.9.2 - ACESSO AOS REGISTROS DE OSCILOGRAFIA
É possível acessar o registro de oscilografias de duas formas:
– Através de protocolo “ftp” acessando diretamente o arquivo na memoria não volátil do regulador (ver capítulo 5 - Comunicação serial);
– Removendo-se o cartão de memória e efetuando a leitura através de um leitor comum de cartões SD.
4.9.3 - PARÂMETROS DE CONFIGURAÇÃO
Para mais detalhes, ver Tabela 6.3.6: Parâmetros: Oscilografia.
os_n_canais: Define o numero de canais que serão adquiridos simultaneamente;
os_total_pts: Representa a quantidade total de pontos de todos os canais somados, ou seja, se por exemplo “os_n_canais = 8” e “os_total_pts = 8000” significa que cada canal terá um numero total de pontos igual a 1000. Se em outro exemplo, o “os_n_canais = 1” e “os_total_pts = 8000”, então o numero total de pontos do canal será 8000. OBS.: Uma observação importante é que este parâmetro deve ser múltiplo do numero de canais, caso tente escrever um numero não múltiplo do número de canais, o regulador arredondará o valor para o múltiplo inferior mais próximo;
os_pos_pts: Indica o numero de pontos que ainda serão armazenados no registro de oscilografia após o disparo (trigger). É a soma dos pontos pos-falta de todos os canais ativos. Deve ser um múltiplo do numero de canais;
os_var1: Endereço modbus da variável que será adquirida pelo canal 01. Ver tabelas de endereços da comunicação serial, no capítulo 6: Mapa de memória;
os_var2: Endereço modbus da variável que será adquirida pelo canal 02. Ver tabelas de endereços da comunicação serial, no capítulo 6: Mapa de memória;
os_var3: Endereço modbus da variável que será adquirida pelo canal 03. Ver tabelas de endereços da comunicação serial, no capítulo 6: Mapa de memória;
os_var4: Endereço modbus da variável que será adquirida pelo canal 04. Ver tabelas de endereços da comunicação serial, no capítulo 6: Mapa de memória;
os_var5: Endereço modbus da variável que será adquirida pelo canal 05. Ver tabelas de endereços da comunicação serial, no capítulo 6: Mapa de memória;
os_var6: Endereço modbus da variável que será adquirida pelo canal 06. Ver tabelas de endereços da comunicação serial, no capítulo 6: Mapa de memória;
os_var7: Endereço modbus da variável que será adquirida pelo canal 07. Ver tabelas de endereços da comunicação serial, no capítulo 6: Mapa de memória;
os_var8: Endereço modbus da variável que será adquirida pelo canal 08. Ver tabelas de endereços da comunicação serial, no capítulo 6: Mapa de memória;
– Numero máximo de pontos (soma de todos os canais): 10000;
4.10 - REGISTRO DE EVENTOS
O registro de eventos consiste na gravação em memória não volátil dos eventos do tipo digital (booleano).
Para que o registro de eventos funcione é necessário que haja um cartão de memória do tipo SD inserido no slot correspondente.
A gravação é feita em arquivos do tipo texto que estão localizados dentro de uma pasta chamada “EVT” no cartão de memória.
Os arquivos possuem uma numeração sequencial, onde o último numero da sequencia representa o arquivo mais atual.
Cada novo registro é adicionado ao arquivo mais atual até que este atinja o limite máximo de registros por arquivo, definido pelo parâmetro re_max_reg (ver Tabela 6.3.5: Parâmetros: Registro deEventos), quando isso acorrer, será criado um novo arquivo. O número máximo de arquivos criados será definido pelo parâmetro re_max_file. Depois que atingir o limite de arquivos ou quando o espaço no disco for insuficiente, apaga automaticamente o arquivo mais antigo de modo a liberar espaço.
Limitar o número máximo de arquivos e de registros por arquivo é importante para evitar a criação de um conjunto de arquivos muito pesado que acabe exigindo um maior esforço computacional para manipulação, e consequentemente aumentando o tempo de acesso para leitura.
Os valores padrão para estes parâmetros são:
re_max_reg = 10000
re_max_file = 10
Isso permite ter arquivado os últimos 100.000 registros.
O cartão de memória jamais deve ser removido com o regulador ligado. Caso seja necessário removê-lo com o regulador ligado, deve-se efetuar comando ao regulador para interromper a gravação de novos registros (st_re_stop_sd = 1). Quando isso ocorrer os novos eventos serão armazenados em memória não volátil interna, mantida pela bateria do relógio, com capacidade para até 255 registros. Caso ultrapasse este número , haverá perda dos registros mais antigos.
O arquivo gerado é do tipo texto com a seguinte estrutura:
Onde cada linha representa um evento e tem o seguinte formato:
AA MM DD HH mm SS sss EEEE T | | | | | | | | | | | | | | | | | - Tipo do Evento: 0=Desl., 1=Liga | | | | | | | ---- Numero do Evento | | | | | | --------- Milésimo de segundo | | | | | ------------ Segundo | | | | --------------- Minuto | | | ------------------ Hora | | --------------------- Dia | ------------------------ Mes --------------------------- Ano
A dimensão total da linha é de 28 caracteres.
Os campos de tempo indicam o momento em que o evento ocorreu.
4.10.1 - ACESSO AOS REGISTROS
É possível acessar o registro de oscilografias de duas formas:
– Através de protocolo “ftp” acessando diretamente o arquivo na memoria não volátil do regulador (ver capítulo 5 - Comunicação serial);
– Removendo-se o cartão de memória e efetuando a leitura através de um leitor comum de cartões SD.
4.10.2 - LISTA DE EVENTOS
Na tabela abaixo são listados todos os eventos do regulador com seus respectivos números e variáveis de onde foram dos.
O GRTD2000 possui varias portas de comunicação que permitem o acesso aos parâmetros de configuração e demais variáveis de status e medição.
5.1 - REPRESENTAÇÃO EM PONTO FIXO.
O GRTD2000 utiliza por padrão variáveis de 16bits do tipo inteiro, onde o valor de 8191 inteiro equivale a 1 PU para a maioria das variáveis. Para as variáveis que medem ângulo o valor de 65535 equivale a 360º.
5.2 - VALORES DE BASE
Para converter uma variável com representação em PU ponto fixo em valores reais, é necessário multiplicá-la pelas suas bases correspondentes.
Na sequências serão apresentadas todas as bases utilizadas no GRTD2000 e a formula utilizada para conversão em valores reais.
5.2.1 - TENSÃO DE ARMADURA - VARM
As variáveis que possuem bases na tensão de armadura podem ser convertidas em valores reais utilizando-se a seguinte formula:
bs_varm_pri = Tensão de armadura base do lado primário do transformador
bs_varm_sec = Tensão de armadura base do lado secundário do transformador
cf_rea_varm_niv = Nível da realimentação da tensão de armadura (120V, 240V, 480V ou 600V)
5.3 - PORTAS DE COMUNICAÇÃO
O regulador de tensão possui diversas portas de comunicação serial. São elas:
5.3.1 - COM 1 – COMUNICAÇÃO MODBUS SLAVE
Porta serial RS232 ou RS485 (configurada através de chave de seleção). Utiliza para comunicação o protocolo Modbus RTU com as seguintes características:
– Velocidade: ajustável (4800, 9600, 19200, 38400 e 115200);
– Paridade: Não;
– Startbits: 1;
– Stopbits: 1;
– Modo: Escravo;
– Endereço: ajustável (1 a 247)
5.3.2 - COM 2 – COMUNICAÇÃO MODBUS MASTER
Porta serial RS485. Utiliza para comunicação o protocolo Modbus RTU com as seguintes características:
– Velocidade: ajustável (4800, 9600, 19200, 38400 e 115200);
Porta serial padrão Ethernet localizada no módulo de controle do regulador. É utilizada para comunicação geral.
A comunicação com esta porta pode ser realizada através do seguinte protocolo:
Modbus TCP
Este protocolo, pode ser acessado através da porta 502, e permite a conexão de até 4 clientes.
Deve ser utilizado preferencialmente para ajuste e leitura dos parâmetros configuráveis do regulador.
FTP
Este protocolo permite acessar os arquivos armazenados no cartão de memória.
5.4 - CONFIGURAÇÃO DAS PORTAS DE COMUNICAÇÃO COM1 E COM2
O GRTD2000 permite configurar alguns parâmetros das portas de comunicação COM1 e COM2.
Estas configurações só terão efeito na próxima vez que o regulador for energizado.
5.4.1 - RS232/RS485
A porta de comunicação COM1 possui a possibilidade de operar pelo padrão RS232 ou RS485. Isso é feito através de uma chave seletora próximo aos conectores. Para mais detalhes, ver capitulo 3.2 “Chaves de Configuração“.
5.4.2 - VELOCIDADE DE COMUNICAÇÃO
COM1 e COM2 permitem modificar a velocidade de comunicação, isso pode ser feito por meio de ajuste de parâmetros (ver Tabela 6.3.1: Parâmetros: Configuração). A modificação da velocidade só terá efeito na próxima vez que o regulador for energizado.
Existe uma chave de configuração que permite selecionar uma velocidade padrão para as portas de comunicação (ver capitulo 3.2 “Chaves de Configuração“), independente do valor do parâmetro de velocidade ajustado. Isso é útil durante o comissionamento ou na primeira utilização, quando se desconhece o valor de velocidade ajustado.
5.4.3 - ENDEREÇO DO EQUIPAMENTO NA REDE MODBUS
COM1 e COM2 permitem modificar o endereço do dispositivo na rede, isso pode ser feito por meio de ajuste de parâmetros (ver Tabela 6.3.1: Parâmetros: Configuração). A modificação do endereço só terá efeito na próxima vez que o regulador for energizado.
Caso não se conheça qual o endereço atribuído a cada porta, pode-se edita-lo simplesmente enviando uma mensagem de escrita do tipo broadcast (p/ endereço zero na rede). Deve-se tomar cuidado no entanto para que exista somente um equipamento na rede, senão todos terão seu parâmetro alterado.
Existe uma chave de configuração que permite selecionar um endereço de rede padrão para as portas de comunicação (ver capitulo 3.2 “Chaves de Configuração“), independente do valor do parâmetro de endereço de rede ajustado. Isso é útil durante o comissionamento ou na primeira utilização, quando se desconhece o valor do endereço ajustado.
A porta Ethernet permite configurar o endereço na rede por meio de ajuste de parâmetros (ver Tabela6.3.1: Parâmetros: Configuração).
Existe também uma chave de configuração que permite selecionar IP padrão para a porta Ethernet (ver capitulo 3.2 “Chaves de Configuração“)
5.6 - ENDEREÇAMENTO DOS BITS
Todas as variáveis Modbus, até o endereço 4095, permitem o acesso individual aos bits que a compõe (0 a 15) através das funções 01, 02 e 05 do protocolo modbus.
O endereçamento destes bits segue a seguinte regra:
Endereço Binário = (Endereço Modbus * 16) + posição do bit desejado.
Exemplo: Deseja-se ler o status do bit3 da variável leitura da posição 42 do mapa de memória modbus. Qual o endereço binário deste bit ?
Endereço Binário = (42 * 16) + 3 = 675.
As tabelas de campos de bits listam as funções de cada bit dentro das variáveis de status e o seu respectivo endereço binário, para utilização com as funções de acesso a bits do protocolo modbus.
O GRTD2000 possui 4 tipos de variável onde são armazenados os dados de ajuste e monitoramento do equipamento. São elas:
6.1 - VARIÁVEIS SOMENTE LEITURA
Estas variáveis possuem os valores das medições analógicas e dos status de operações internas do GRTD2000. Não aceitam operações de escrita, apenas leitura.
Podem ser acessadas através das funções 03 e 04 do protocolo Modbus.
São armazenadas em memoria do tipo volátil, significando que ao desligar o equipamento perdem o seu valor.
110 dc_saida_outro Saída de controle do outro regulador na operação duplo canal.
Q13_P
111 dc_modo_meu Modo de operação duplo canal deste regulador0: Principal1: Retaguarda2: Quase principal3: Inicialização4: Sincronização5: Falha duplo canal
112 dc_modo_outro Modo de operação duplo canal do outro regulador0: Principal1: Retaguarda2: Quase principal3: Inicialização4: Sincronização5: Falha duplo canal6: Desconhecido
113 dc_prior_meu Prioridade deste regulador na inicialização duplo canal Q0
114 dc_saida_rv_outro Saída de controle do outro regulador de velocidade
115 dc_saida_rotor_outro Saída de controle do rotor do outro regulador de velocidade
Tabela 6.1.5: Variáveis Leitura: Duplo Canal
Variáveis Leitura: Sincronizador
End.(dec) Nome da Variável Descrição Bases
130 si_v_out Saída de controle de tensão do sincronizador Q13_P
131 si_f_out Saída de controle de frequência do sincronizador. Q13_P
800 0 st_lim_rv_ctrl_pri_min Saída do controle primário do regulador de velocidade no nível mínimo
801 1 st_lim_rv_ctrl_sec_min Saída do controle secundário do regulador de velocidade no nível mínimo
802 2 st_lim_rv_ctrl_terc_min Saída do controle terciário do regulador de velocidade no nível mínimo
803 3 st_lim_ref_rv_man_inf Limitador de referencia manual mínimo atuando
804 4 st_lim_ref_vel_inf Limitador de referencia de velocidade mínimo atuando
805 5 st_lim_ref_p_inf Limitador de referencia de potência ativa mínimo atuando
806 6 st_lim_rv_ctrl_rotor_min Saída de controle de posição do rotor atingiu o limite inferior
807 7 reserva
808 8 reserva
809 9 reserva
810 10 reserva
811 11 reserva
812 12 reserva
813 13 reserva
814 14 reserva
815 15 reserva
Tabela 6.1.1.11: Campos de Bits Somente Leitura: Status limite inferior regulador de velocidade
6.2 - VARIÁVEIS LEITURA / ESCRITA
Estas variáveis recebem comandos de escrita, porém são armazenadas em memória volátil, ou seja, ao ser desenergizado o equipamento, perdem o seu valor.
Estas variáveis são responsáveis pela parametrização das funções do regulador de tensão, sendo armazenadas em memória não volátil, ou seja, mesmo que o equipamento seja desenergizado, mantem o seu valor.
1037 cf_rea_varm Topologia e nível da realimentação da tensão de armadurabits0-7: top
0 = Monofásico;1 = Trifásico;
bits8-15: niv0 = 120V;1 = 240V;2 = 480V;3 = 600V;
1038 cf_rea_iarm Topologia e nível da realimentação da corrente de armadura
bits0-7: top0 = Monofásico;1 = Trifásico;
bits8-15: niv0 = 1A;1 = 5A;
1039 cf_rea_vtr Topologia e nível da realimentação da tensão do transformador de alimentação da ponte.
bits0-7: top0 = Monofásico;1 = Trifásico;
bits8-15: niv0 = 200V;1 = 600V;
1040 cf_rea_vtr_vfld Frequência de corte da realimentação da tensão do transformador de alimentação da ponte e nível da realimentação da tensão de campo.
1110 cl_gain_clock Ganho para calibracao do relogio do sistema. Positivo faz o relogio adiantar. Cada unidade representa um incremento/decremento de 75ms/dia.
Estas variáveis são responsáveis pela programação das funções lógicas do equipamento, sendo armazenadas em memória não volátil, ou seja, mesmo que o equipamento seja desenergizado, mantem o seu valor.
Antes de executar a gravação da ´logica, deve-se efetuar a parada da execução da mesma e desabilitar todas as funções de regulação.
A área de memória reservada para lógica inicia no endereço 4097 e termina no endereço 4607. (511 words)
1 Depende do modo de operação selecionado para a malha primária2 Depende do modo de operação selecionado para a malha secundária3 Depende do modo de operação manual selecionado