Configuración de aplicaciones multimotor con Siemens Simovert Masterdrives: Componentes y modos de control

En aplicaciones industriales donde se requiere accionar múltiples motores mediante la plataforma Siemens Simovert Masterdrives, existen dos arquitecturas principales. La arquitectura estándar de bus de CC común utiliza una unidad de alimentación centralizada (Rectifier/Regenerative Unit - RRU o Active Front End - AFE) que suministra energía a múltiples inversores individuales (DC-AC). Si la aplicación requiere conectar más de un motor en paralelo a la salida de un solo inversor Simovert Masterdrives, el variador debe configurarse obligatoriamente en modo de control por tensión/frecuencia (U/f, V/Hz) y requiere la instalación de bobinas de choque (reactancias) tanto en la red de entrada como en la salida del inversor.

Tabla de contenido

Arquitecturas para sistemas multimotor en Simovert Masterdrives

Existen dos enfoques técnicos para la implementación de un sistema multimotor utilizando la gama Simovert Masterdrives Vector Control:

Enfoque 1: Bus de CC común con inversores individuales (Recomendado)

Consiste en utilizar una unidad de rectificación centralizada (RRU) o un módulo regenerativo/rectificador activo (AFE) conectado a un bus de CC compartido. Cada motor es accionado por su propio inversor compacto acoplado al bus de CC. Esta topología permite el intercambio de energía de frenado entre accionamientos y admite modos de control vectorial avanzado (Vector Control).

Enfoque 2: Múltiples motores en paralelo sobre un solo inversor

Consiste en conectar eléctricamente en paralelo varios motores síncronos o asíncronos a las bornes de salida de un único inversor Simovert Masterdrives. Esta configuración exige operar el variador exclusivamente en modo de control característico U/f (volts per hertz) y requiere inductancias de protección específicas para asegurar el reparto de corriente y mitigar efectos capacitivos.

Requisitos previos

Antes de seleccionar o energizar los componentes de una aplicación multimotor, confirme el cumplimiento de las siguientes condiciones:

Identificación exacta del tipo de carga y la potencia total combinada de los motores.
Cálculo de las longitudes totales de cableado sumando las tiradas individuales desde el inversor hasta cada motor.
Catálogo de selección Siemens DA65.10 (Vector Control) para la verificación de datos de componentes.
Software de ingeniería y dimensionamiento de accionamientos (por ejemplo, PFAD PLUS).

Componentes de hardware requeridos en la instalación

Para garantizar la estabilidad operativa de un sistema multimotor accionado por Simovert Masterdrives, se deben integrar los siguientes periféricos de potencia:

ComponenteUbicación en el circuitoFunción principalReactancia de conmutación / red (Commutating Reactor)Entrada de red de la unidad de alimentación (RRU/AFE/Inversor)Limita los picos de corriente, protege el puente rectificador y atenúa los armónicos devueltos a la red de distribución. Es obligatoria en el lado de red.Unidad de alimentación (RRU / AFE)Etapa de entrada al bus de CCConvierte la tensión CA en CC para alimentar los inversores. Las unidades AFE permiten la realimentación regenerativa de energía a la red.Fusibles de bus de CCEntre el bus de CC común y cada inversorProtección rápida contra cortocircuitos internos en los módulos de inversión individuales.Reactancia de salida (Motor Reactor)A la salida del inversor (entre el variador y los motores)Mitiga las corrientes de fuga capacitivas causadas por la longitud sumada de los cables y protege los devanados del motor frente a sobretensiones por conmutación (dV/dt).Módulos de protección térmica individualEntre la salida del variador y cada motorRelés térmicos o interruptores guardamotores dedicados a cada motor, ya que el variador solo monitorea la corriente total sumada.

Configuración de parámetros y modo de control U/f

Cuando un solo inversor Masterdrives alimenta a varios motores en paralelo, no es posible aplicar el modo de control vectorial sin sensores o con encoder, debido a la incapacidad del algoritmo para procesar la respuesta magnética equivalente de múltiples estatores desfasados.

Ajuste del modo de control

Acceda a la estructura de parámetros del variador mediante el panel de operador (PMU/OP1S) o la herramienta de softwareDriveMonitor.
Configure el tipo de control en modo U/f (Tensión/Frecuencia) ajustando el parámetro correspondiente de selección de control (por ejemplo, P100=1 o 2 según la variante de curva requerida).
Ingrese la suma de las corrientes nominales de todos los motores conectados en paralelo en el parámetro de corriente nominal del motor (P102).
Parametrice la suma de las potencias nominales en el parámetro correspondiente (P101).
Desactive el cálculo de modelo térmico individual del motor en la CPU del variador, garantizando que la protección contra sobrecarga de cada motor sea realizada externamente por interruptores de protección dedicados.

Resultado esperado: El variador generará un patrón de tensión y frecuencia proporcional para mantener la magnetización de los motores sin disparar alarmas por discrepancia en el modelo de flujo del rotor.

Herramientas de dimensionamiento y selección de componentes

Para el cálculo preciso de las inductancias de entrada/salida, capacidades del bus de CC y dimensionamiento térmico en configuraciones complejas, Siemens proporciona herramientas de diseño especializadas:

Software PFAD PLUS: Permite realizar el cálculo detallado del comportamiento dinámico, pérdidas de potencia, configuraciones de bus de CC común y selección de reactancias en sistemas de accionamiento Simovert Masterdrives.
Catálogo DA 65.10 (Vector Control): En el Capítulo 6 se detallan las pautas de ingeniería, dimensiones de bobinas de choque de conmutación y límites de longitud de cableado permitidos antes de requerir filtros dV/dt o de onda sinusoidal.

Verificación

El procedimiento de integración de un sistema multimotor se considera exitoso cuando:

Todos los motores aceleran, desaceleran y mantienen la velocidad nominal de forma sincrónica sin provocar disparos por sobrecorriente (F002 o similar) en el Masterdrives.
La temperatura de trabajo de las reactancias de entrada y salida permanece dentro de los límites térmicos del fabricante tras operar bajo carga máxima continua.
Los interruptores de protección térmica individual desconectan de forma segura un motor defectuoso sin causar el fallo catastrófico de la etapa de potencia del inversor principal.

Limitaciones y precauciones operativas

Prohibición de Control Vectorial en paralelo: Nunca configure el parámetro de modo de control en regulación vectorial de velocidad (P100=3,4,5) cuando opere múltiples motores con un solo inversor. La falta de un modelo magnético único provocará inestabilidad en la corriente y el disparo inmediato por sobrecorriente o falla de campo.
Protección térmica individual requerida: La protección térmica interna del Simovert Masterdrives no puede proteger motores individuales conectados en paralelo. Si un motor se bloquea mecánicamente, el variador no detectará la sobrecorriente localizada si la corriente total sumada no supera el límite configurado. Es obligatorio instalar un guardamotor o relé térmico por cada circuito derivado.
Corrientes de desconexión en caliente: Evite desconectar o conectar motores individuales de la salida del inversor mientras este se encuentra activado (Inverter Enable), ya que los picos de conmutación inductiva pueden dañar los módulos IGBT del variador.

Preguntas frecuentes

¿Por qué es obligatoria una reactancia de entrada (Commutating Reactor) en los Simovert Masterdrives?

La reactancia de red atenúa las perturbaciones armónicas hacia la red de distribución eléctrica, reduce los picos de corriente durante la carga de los condensadores del bus de CC y protege la etapa rectificadora contra transitorios de tensión en la línea de alimentación.

¿Se pueden conectar motores de diferente potencia en paralelo a un solo Simovert Masterdrives?

Sí, siempre que el variador opere en modo de control U/f y la suma de las corrientes nominales de todos los motores no supere la corriente nominal de salida del inversor. Cada motor debe contar con su propia protección térmica individual ajustada a su corriente nominal específica.

¿Cómo afecta la longitud de los cables en una aplicación multimotor?

En aplicaciones multimotor, la longitud de cable equivalente es la suma de las longitudes de los cables de todos los motores conectados en paralelo. Una suma elevada de metros de cable incrementa la capacitancia distribuida, lo que genera elevadas corrientes de fuga hacia tierra. Para mitigar este efecto, se debe instalar una reactancia de salida (motor reactor) a la salida del inversor.

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