10_El Nuevo Cicloconvertidor de 18 Pulsos Para Molinos SAG Superiores a 25 MW_esp

Reinhold A.Errath Robert Keller Zarko Konstantinovic © Copyright year ABB. All rights reserved. - 1 10/8/2008 Minerals Processing - Drives Applications GMD User Meeting 2008 El nuevo Cicloconvertidor de 18 pulsos para Molinos SAG superiores a 25 MW © Copyright year ABB - 2 - Resumen „ La potencia y el diámetro de los molinos SAG se ha incrementado continuamente desde los últimos 50 años. „ ABB espera para los próximos años un aumento en el diámetro desde 42 hasta 44 pies y en potencia hasta 36 MW. „ El actual diseño del Cicloconvertidor puede cumplir con los requisitos de hoy en términos de potencia, operando a grandes alturas y con un máximo de 150% de par de arranque, pero ¿cuál será la mejor y más asequible manera de cubrir este incremento de tamaño? „ No sólo el incremento de la potencia es una preocupación, sino también los armónicos generados hacia la red y las fluctuaciones de tensión en el lado del motor deben de ser tomados en cuenta. „ Existen varias soluciones posibles para estos problemas. el cicloconvertidor de 18 pulsos fue tomado en cuenta. „ De todas estas posibilidades . . „ Cicloconvertidor de 18 pulsos con un motor de un bobinado trifásico. con un solo motor de dos bobinados trifásicos.3 - „ Las siguientes opciones son posibles: „ Cicloconvertidor de 12 pulsos con tiristores conectados en paralelo con un motor de un solo bobinado trifásico. independientes pero idénticos. „ Dos cicloconvertidores de 12 pulsos cada uno.Posibles Soluciones © Copyright year ABB . „ ACS 6000 multimotor con dos motores de un solo bobinado trifásico cada uno. 4 - Cicloconvertidor de 6 pulsos – Diagrama Unifilar y Características „ Diseño convencional para todos los GMD por debajo de 8 MW „ Un transformador con un bobinado secundario por fase. .© Copyright year ABB . „ Cicloconvertidor con un solo puente en antiparalelo „ Cicloconvertidor contiene 36 tiristores. © Copyright year ABB .5 - Cicloconvertidor de 12 pulsos – Diagrama Unifilar y Características „ Diseño convencional para todos los GMD superiores a 8 MW „ 3 Transformadores de cicloconvertidor „ Cada transformador con dos bobinados secundarios „ Cada fase del motor consta de 2 tiristores conectados en serie „ Cicloconvertidor contiene 72 tiristores . 6 - Cicloconvertidor de 18 pulsos – Diagrama Unifilar y Características La misma…. Disposición básica y número de transformadores de cicloconvertidor Nuevo ….© Copyright year ABB . Transformadores de cicloconvertidor tienen 3 bobinados secundarios Cada fase del motor consta de 3 tiristores conectados en serie en lugar de dos El cicloconvertidor contiene 108 tiristores Se logra …. Mayor potencia de motor Mayor nivel de tensión de motor Menor contenido de armónicos hacia la red Menor rizado de tensión en el motor . 00% 6.00% 5.00% 7.Armónicos 6 pulse CC f = fN = 5.23 rpm 10.00% 0 Hz 141 (DC): Hz 282 Hz 423 Hz 564 Hz 705 Hz 846 Hz 987 1128 1269 1410 1551 1692 1833 1974 2115 2256 2397 2538 2679 2820 2961 Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz .00% 9.00% © Copyright year ABB .538 Hz nN 9.00% 4.Comparación de Cicloconvertidor de 6 pulsos .7 - 1.00% 2.00% 8.00% 0.00% 3. 00% 9.00% 1.00% 4.00% 7.538 Hz nN 9.Comparación de Cicloconvertidor de 12 pulsos .00% 3.00% 0 Hz 141 (DC): Hz 282 Hz 423 Hz 564 Hz 705 Hz 846 Hz 987 1128 1269 1410 1551 1692 1833 1974 2115 2256 2397 2538 2679 2820 2961 Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz .23 rpm 10.8 - 2.00% 0.00% 5.00% 6.Armónicos 12 pulse CC f = fN = 5.00% © Copyright year ABB .00% 8. 00% 9.00% 4.538 Hz nN 9.00% 3.00% 6.00% 0.23 rpm 10.Armónicos 18 pulse CC f = fN = 5.00% © Copyright year ABB .00% 7.00% 5.Comparación de Cicloconvertidor de 18 pulsos .9 - 1.00% 8.00% 0 Hz 141 (DC): Hz 282 Hz 423 Hz 564 Hz 705 Hz 846 Hz 987 1128 1269 1410 1551 1692 1833 1974 2115 2256 2397 2538 2679 2820 2961 Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz .00% 2. Comparación desbalance en línea de alimentación 12 pulse CC f = fN = 5.00% 9.00% 0 Hz 141 (DC): Hz 282 Hz 423 Hz 564 Hz 705 Hz 846 Hz 987 1128 1269 1410 1551 1692 1833 1974 2115 2256 2397 2538 2679 2820 2961 Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz .23 rpm 10.538 Hz nN 9.00% 8.23 rpm 10.00% 7.00% 2.538 Hz nN 9.00% 4.00% 1.00% 3.00% sin desbalance 6.10 - 7.00% 0.00% 8.00% 2.00% 0 Hz 135 (DC): Hz 270 Hz 405 Hz 540 Hz 675 Hz 810 Hz 945 1080 1215 1350 1485 1620 1755 1890 2025 2160 2295 2430 2565 2700 2835 2970 Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz 12 pulse CC f = fN = 5.00% 9.00% 1.00% 3.00% © Copyright year ABB .00% con desbalance 6.00% 5.00% 0.00% 5.00% 4. Grupo Vectorial de Transformadores y Disparo de Tiristores Yd10:20d11d11:40 or Dd11:20d0d0:40 310 – 330 – 350 340 – 0 .11 - C B C 100 60 20 0 120 80 60 30 160 180 140 120 90 220 240 200 180 150 280 300 260 240 210 340 360 320 300 270 360 330 .020 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII A B 40 0 © Copyright year ABB . en términos de generación de armónicos. es evidente.© Copyright year ABB .12 - Forma común de entendimiento „ De los puntos de vista anteriormente mostrados. ¿cuál es el resultado práctico cuando se usa un cicloconvertidor de 18 pulsos? . que el cicloconvertidor de 18 pulsos tiene un mejor desempeño que el cicloconvertidor de 12 pulsos. „ Pero. „ ¿Cuál es la influencia de 6/12/18 pulsos en las frecuencias de excitación de la estructura del motor? .13 - „ Ondulación de tensión „ du/dt „ Amplitud de rizado Ondulación de corriente „ Amplitud „ Frecuencia Pulsaciones de par „ El cicloconvertidor es famoso por sus bajas pulsaciones de par.Comparación de efectos de Cicloconvertidores de 6/12/18 Pulsos en el Motor „ „ © Copyright year ABB . 16 0.1 0.14 - 2000 1000 0 0.08 0.12 0.2 .18 0.Comparación de Ciclo de 6 pulsos – Forma de Onda de Tensión y Corriente en el Motor Usag_sr1_dc 3000 UPhase 2500 2000 1500 1000 500 0 -500 -1000 -1500 Isag_sr1_dc 6000 I Phase 5000 4000 3000 © Copyright year ABB .14 0. 12 0.Comparación de Ciclo de 12 pulsos – Forma de Onda de Tensión y Corriente en el Motor Usag_sr1_dc 5000 U Phase 4000 3000 2000 1000 0 -1000 Isag_sr1_dc 2500 I Phase 2000 1500 © Copyright year ABB .15 - 1000 500 0 0.16 0.1 0.14 0.18 .06 0.08 0. Comparación de Ciclo de 18 pulsos – Forma de Onda de Tensión y Corriente en el Motor Usag_sr1_dc 7000 U Phase 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 -1000 Isag_sr1_dc 1600 I Phase 1400 1200 1000 800 © Copyright year ABB .18 .16 - 600 400 200 0 0.1 0.06 0.12 0.14 0.16 0.08 0. 29 5800 3350 1.93 8700 3350 1.Límites de Potencia de Cicloconvertidores de 12 y 18 pulsos V Ph to Ph I Ph ü PN Mot [V] [A] [MW] 4600 4000 1.3 34.3 24.17 - 18-pulsos CC .3 23.3 36.89 12-pulsos CC © Copyright year ABB .59 6900 4000 1. „ 1 Molino SAG „ 3 Molinos de Bolas „ Otras cargas no lineales. Como ejemplo y por razones practicas.. provenientes de las cintas transportadoras.18 - „ La mejor manera de mostrar el rendimiento de un ciclo de 18 pulsos es: „ tomar el diseño de una planta existente „ cambiar el cicloconvertidor del molino SAG de uno 12 pulsos por uno de 18 pulsos „ calcular los filtros de armónicos para el cicloconvertidor de 18 pulsos empleando el mismo modelo utilizado originalmente para el cicloconvertidor de 12 pulsos. representan alrededor de 15 MW en configuraciones de 6 y 12 pulsos „ Carga no lineal total de la planta es de aproximadamente 80 MW . bombas etc. la planta de Antamina fue elegida.Influencia en el Diseño de F&C cuando se emplea 18 pulsos 1/6 „ © Copyright year ABB . Influencia en el Diseño de F&C cuando se emplea 18 pulsos 2/6 © Copyright year ABB .19 - Antamina – configuración actual de los filtros . 4ª y 5ª son observadas Consecuencias: © Copyright year ABB . no se nota resonancia en paralelo Pero elevadas resonancias en paralelo de la 2ª. 13ª. 13ª y 23ª armónicos del GMD Los filtros 11ª. 11ª.20 - Filtros para la 2ª. son muy eficientes.Influencia en el Diseño de F&C cuando se emplea 18 pulsos 3/6 Antamina – cartas de impedancia con filtros para las mayores fuentes de armónicos. 4ª y 5ª son necesarios . Influencia en el Diseño de F&C cuando se emplea 18 pulsos 4/6 © Copyright year ABB . 19ª y 35ª „ Sin embargo. Consecuencia: la energía que puede encenderse a la vez .21 - Antamina – ¿Qué concepto de filtro resultaría en caso de emplear GMD’s de 18 pulsos en lugar de 12 pulsos? „ Ambos tipos de GMD tienen prácticamente las mismas características de carga (idéntica potencia activa y reactiva). debido a las mismas razones. 13ª y 23a. „ No es necesario ni el suministro de la red ni de energía adicional para llegar a la meta para que el factor de potencia haya cambiado. sería el mismo concepto que en el caso de 12 pulsos . Consecuencia: aún se requieren dos juegos de filtros de 35 MVAr cada uno.tiene que ser limitada a unos 12MVAr „ En lugar de comenzar con los filtros en 11ª. estos deben de comenzar en 17ª. el concepto de 3 filtros fue abandonado para los GMD de 12 pulsos al igual que para los 18 pulsos. Antamina. 5 ª. 13 ª. 3 ª. 11 ª.22 - Filtros de 2 ª. 4 ª. .Influencia en el Diseño de F&C cuando se emplea 18 pulsos 5/6 Antamina – Qué concepto de filtro resultaría en el caso de un GMD de 18 pulsos en lugar de uno de12 pulsos. No se nota resonancia en paralelo. son muy eficientes. 7 ª. actual concepto de filtro © Copyright year ABB . „ La carga de los componentes del filtro serían básicamente la misma para ambos casos del GMD.Influencia en el Diseño de F&C cuando se emplea 18 pulsos 6/6 © Copyright year ABB . „ Por otra parte. . la cual se mantiene sin cambios „ Ambos GMD’s de 12 y 18 pulsos producen armónicos "atípicos" (los cuales realmente no deberían estar ahí). „ Mayor de la carga del filtro proviene de la red de alimentación (calculado para el peor de los casos!). los cuales siguen teniendo rectificadores de 6 o 12 pulsos.23 - Antamina – Qué concepto de filtro resultaría en el caso de un GMD de18 pulsos en lugar de uno de 12 pulsos. debido: „ Al lado del GMD existe una considerable cantidad de otros accionamientos de velocidad variable. los armónicos laterales son producidas por ambos tipos de cycloconvertidores. adicionalmente a sus armónicos "típicos“. Conclusión „ Desde el punto de vista de diseño „ Corrección del factor de potencia y „ Sistema de filtro de armónicos Prácticamente no hay diferencias entre el GMD de 12 y 18 pulsos © Copyright year ABB .24 - Esto es resultado de ambas consideraciones de seguridad y rendimiento. El Cicloconvertidor de 18 pulsos contribuye a incrementar la potencia del molino SAG hasta 36 MW . 25 - .© Copyright year ABB .