Diseño y Fabricación SEPAC

Excitación Digital para Máquinas Brushless

Unidad de Control de Excitación Digital (UCE) compacta y multifuncional para máquinas Brushless, con canal automático y manual independientes, IHM con pantalla táctil y comunicación Ethernet/Modbus integrada. Ideal como excitatriz piloto o para regulación de factor de potencia en bancos de capacitores industriales.

127/220 VCA 0-125 VCD 30 ACD NEMA 4 IHM con pantalla táctil Ethernet / Modbus

Ejemplo de aplicación: unidad configurada como RFP-S-20/120 en operación para PEMEX Gas y Petroquímica Básico.

RFP-30S: Regulador de Factor de Potencia 120V / 220V.

Ficha Técnica

Características completas de la Unidad de Control de Excitación RFP-30S.

1. Unidad de Control de Excitación

Controlador lógico programable con procesador CPU marca Emerson, 64 kB de memoria configurable, tiempo de ejecución de 0.5 µs por instrucción booleana, matemática de punto flotante y batería de respaldo para memoria RAM. Programable en lenguaje de escalera (RLD), C y carta de flujo secuencial (SFC), con ciclo de ejecución de software de 10 ms. O técnicamente equivalente que cumpla o exceda estas características.

  • Ajuste de variables y monitoreo de puntos de prueba en línea.
  • Carga y descarga de programas; almacenamiento en memoria no volátil FLASH-EEPROM.
  • Programación de la secuencia de operación tipo escalera.
  • Puerto serie RS-485 y puerto RS-232 configurable a RS-485, para conexión al sistema de comunicación de nivel superior.
  • Puerto Ethernet 10/100 Base T/TX (RJ45) con alcance TCP/IP.
  • Protocolos MODBUS, SNP, SNPX, Ethernet Global Data (EGD), SRTP, TCP/IP.
  • Enlace vía LAN Ethernet a pantalla sensible al tacto para mandos, medición de variables y cambio de ajustes.
  • Fuente de alimentación de control 125 VCA o 125 VCD.
  • Funciones de autodiagnóstico y licencia RAV PAC.
  • Reloj de tiempo real para registro secuencial de eventos con discriminación de tiempo.
  • Facilidad de conexión con la secuencia de arranque del motor síncrono (contacto de habilitación de excitación a velocidad nominal).
  • Módulos mixtos de entradas/salidas digitales (8 entradas y 8 salidas) y analógicas (4 entradas y salidas).
  • Seguidor automático (sistema de tracking) integrado, con algoritmo de seguimiento de la señal de demanda de ángulo de disparo entre canales.

2. Canales de Regulación

Canal Automático

  • Algoritmo de regulación de potencia reactiva para factor de potencia con precisión mayor a ±0.02%.
  • Referencia con funciones de subir, bajar, preset y seguimiento, con límites y velocidad de cambio ajustables por programación.
  • Rampa de excitación al arranque ajustable.
  • Amplificador de error de factor de potencia y control tipo PID estabilizador, con ajuste de estabilidad por programación.
  • Transferencia al canal manual sin disturbios; facilidades para pruebas de escalón.
  • Secuencia de operación integrada, incluyendo excitación y desexcitación.

Canal Manual

  • Regulación de corriente de campo de forma manual, con referencia ajustable del 30% (vacío) al 110% (plena carga) de la corriente nominal.
  • Amplificador de error de corriente de campo y control PID estabilizador, con ajuste de estabilidad por programación.
  • Transferencia al canal automático sin disturbios; facilidades para pruebas de escalón de corriente de campo.
  • Secuencia de operación integrada, incluyendo excitación y desexcitación.

3. Unidad de Potencia

Tarjeta de Control y Puente Rectificador 30S

  • Tarjeta de control digital monofásica, 2 pulsos por ciclo, con potencia integrada (PF61034010).
  • Alimentación 127/220 VCA, dos fases · Salida 0-125 VCD · Corriente máxima 30 ACD.
  • Cuatro tiristores y circuito supresor tipo RC a la salida del puente integral.

Contactor de Campo y Medición

  • Contactor de C.A. de 30 A a la entrada de potencia del puente rectificador, energizado por el relevador de tiempo de la secuencia de arranque del motor.
  • Shunt de corriente de campo 30 A / 50 MW, con aisladores de señal para corriente y voltaje de excitación.
  • Transductor de potencia activa y reactiva de un elemento y transformador trifásico auxiliar de medición (TP, relación 120/120 VCA).

Protecciones y Comunicación

  • Interruptor termomagnético de capacidad adecuada.
  • Puerto Ethernet IEEE 802.3 (10/100 Base T, RJ45) con protocolos TCP/IP y SNP.
  • Puerto RS-485 y puerto RS-232 con protocolo MODBUS RTU, para automatismo de la central.

4. Panel Digital IHM con pantalla táctil

Pantalla táctil montada al frente del equipo, con las siguientes funciones:

  • Selección e indicación de modo Automático/Manual.
  • Mando de excitación/desexcitación y de subir/bajar referencia.
  • Señalización específica de cada alarma y posición del interruptor de campo.
  • Indicación de voltaje de campo, corriente de excitación y balance entre canales.
  • Indicación de potencia activa, potencia reactiva y factor de potencia.

5. Gabinete

Gabinete para montaje en pared en acero inoxidable 304 SS, rígido NEMA 4, diseñado para instalación interior con puerta frontal de acero y cerradura con llave de seguridad.

  • Tablillas para señales de TP y TC, y para terminales de control y potencia.
  • Dimensiones aproximadas: 60 cm de ancho, 30 cm de fondo, 80 cm de altura.

El equipo se configura conforme a las normas y especificaciones aplicables. La disponibilidad de componentes, refacciones y soporte se establece en la propuesta técnica y contractual.

6. Condiciones de Operación

  • Temperatura de operación: -10 a 55 °C.
  • Humedad relativa: 10 al 95%, sin condensación.
  • Altura de operación: 0 a 3,000 msnm.
  • Nivel de ruido: menor a 75 dB a 1 m.
  • Diseñado para tolerar sismos y pruebas de compatibilidad electromagnética.

Aplicación y Selección de RFP-30S

La selección correcta parte de la función requerida, las condiciones reales de la instalación y la forma en que el producto se relacionará con los demás sistemas.

Función dentro del Sistema

Regulador de Factor de Potencia 120V / 220V

Esta solución forma parte del sistema de control de la máquina síncrona y debe coordinarse con la respuesta eléctrica del generador, sus protecciones, el control de turbina y las condiciones de interconexión. La ingeniería se define para cada unidad, ya que los parámetros de campo, la dinámica y la filosofía de redundancia cambian entre instalaciones.

  • Centrales hidroeléctricas, termoeléctricas, de ciclo combinado, cogeneración y generación industrial.
  • Generadores y motores síncronos con excitación estática, brushless o arquitecturas heredadas.
  • Proyectos nuevos, ampliaciones, modernizaciones parciales y recuperación de sistemas obsoletos.

Criterios de Selección

La configuración no debe definirse únicamente por una marca o número de parte. SEPAC revisa los datos de aplicación para establecer una solución compatible, verificable y preparada para el crecimiento previsto.

  • Potencia y tensión nominal de la máquina, corriente y tensión de campo, tipo de excitatriz y condiciones de operación.
  • Respuesta dinámica requerida, límites de operación, filosofía automático y manual, y nivel de redundancia.
  • Condiciones ambientales, disponibilidad de refacciones, espacio, alimentación auxiliar y ventana de intervención.

Interfaces e Interoperabilidad

Las interfaces se documentan desde la ingeniería para evitar incompatibilidades durante las pruebas y la puesta en servicio.

  • Señales de TC y TP, interruptor de campo, sistemas de protección del generador y secuencia de arranque o paro.
  • Enlace con DCS, SCADA, control de turbina, sincronización y sistemas de registro de eventos.
  • Protocolos, entradas y salidas físicas, referencias remotas y permisos de control definidos por el proyecto.

Ingeniería, Integración y Pruebas

El alcance puede contratarse por etapas o como una solución integral, desde el levantamiento hasta la aceptación en sitio.

Ingeniería de Aplicación

La ingeniería traduce los requisitos operativos en planos, configuraciones y criterios de aceptación que puedan revisarse antes de fabricar o intervenir la instalación.

  • Levantamiento del sistema existente y revisión de datos de placa, diagramas, curvas y registros disponibles.
  • Definición de modos de regulación, limitadores, protecciones internas, seguimiento entre canales y lógica operativa.
  • Cálculo y documentación de parámetros, programación, planos de control, potencia, interconexión y comunicaciones.

Verificación Funcional

Las pruebas se ajustan al producto, al riesgo operativo y a las interfaces incluidas en el contrato.

  • Revisión de entradas, salidas, fuentes, disparos, alarmas, interbloqueos y transferencia entre modos o canales.
  • Pruebas funcionales con simulación de variables, respuesta a escalones y verificación de limitadores configurados.
  • Pruebas en sitio, ajuste fino, validación con la unidad y registro de resultados antes de la entrega operativa.

Documentación de Entrega

La documentación permite operar, mantener y modificar el sistema con trazabilidad después de la puesta en servicio.

  • Memoria funcional, diagramas eléctricos, listas de señales, archivos de configuración y respaldos de software.
  • Parámetros de regulación, límites, alarmas y protecciones documentados conforme a la ingeniería aprobada.
  • Protocolos FAT y SAT, resultados de puesta en servicio, planos finales y recomendaciones de mantenimiento.

Confiabilidad y Ciclo de Vida

La continuidad no termina con el suministro. La estrategia debe contemplar mantenimiento, respaldos, cambios futuros y condiciones de soporte desde la etapa de diseño.

Operación y Mantenimiento

  • Respaldo controlado de programas, parámetros y versiones instaladas.
  • Revisión periódica de alarmas, tendencias, eventos, ventilación, conexiones y componentes de potencia.
  • Actualización gradual de electrónica y comunicaciones para conservar elementos aprovechables del sistema.

Riesgos que Deben Controlarse

  • Inestabilidad de tensión o potencia reactiva por parámetros inadecuados o señales de medición incorrectas.
  • Indisponibilidad prolongada por obsolescencia, ausencia de respaldos o falta de refacciones compatibles.
  • Transferencias con disturbio, límites mal coordinados o interfaces incompletas con protección y control.

Normativa y Especificaciones

La norma aplicable se confirma para cada proyecto. La mención de una referencia no implica que todas sus funciones o requisitos correspondan a todas las configuraciones.

  • Serie IEEE 421 para modelos y desempeño de sistemas de excitación, cuando forme parte del alcance.
  • Requerimientos del operador de red, Código de Red y criterios contractuales aplicables a la unidad.
  • Especificaciones del cliente, fabricante de la máquina y normas eléctricas o de seguridad del sitio.

Preguntas Frecuentes

Definiciones habituales antes de preparar una propuesta para RFP-30S.

¿La configuración es igual para todos los proyectos?

No. La aplicación, capacidad, interfaces, condiciones del sitio, normativa y responsabilidades contractuales determinan la configuración final.

¿Puede integrarse con equipos existentes?

Sí, después de revisar compatibilidad eléctrica, mecánica y de comunicaciones. El levantamiento permite definir qué componentes pueden conservarse y cuáles deben sustituirse.

¿SEPAC puede realizar las pruebas y la puesta en servicio?

Sí. El alcance puede incluir FAT, SAT, pruebas punto a punto, integración, montaje, puesta en servicio y capacitación, según la naturaleza del producto y el contrato.

¿Cómo se controla una modernización?

Se documenta el estado actual, se identifican interfaces y riesgos, y se define una migración compatible con las libranzas y la continuidad requerida por la instalación.

¿La garantía y el soporte son estándar?

Las condiciones de garantía, disponibilidad de refacciones, asistencia remota o en sitio y tiempos de respuesta se establecen según el alcance y la criticidad del proyecto.

¿Qué información se necesita para cotizar?

Para preparar una propuesta técnicamente comparable se recomienda proporcionar:

  • Datos nominales del generador o motor y parámetros disponibles del sistema de campo.
  • Diagramas actuales, marca y modelo del excitador, controlador, puentes y equipo auxiliar.
  • Problema por resolver, alcance esperado, fechas de libranza y pruebas requeridas.