Eliminar los disparos por sobrecorriente en un hilo diamantado de cantera: parada por inercia y límites de par

La máquina es un hilo diamantado: un husillo de 45 kW acciona un disco grande que arrastra un hilo de acero a través de la piedra, mientras un pequeño motor de la serie 101 sobre un carro móvil mantiene la tensión del hilo mediante un lazo PID. Si el hilo se destensa, el carro retrocede para restablecerla. El variador es un YD3045 T4 N de 96 A nominales, un bastidor de servicio pesado que admite 150 % durante 60 s y 180 % durante 1 s.

El cliente describía dos fallos distintos. Al arrancar, con consigna de 10 Hz, la corriente podía saltar entre 90 A y 130 A según cómo quedara el hilo, y en ocasiones disparaba por OC. En funcionamiento automático, con consigna de 35 Hz y una corriente de carga normal de 80–120 A, la corriente a veces se desbocaba por encima de 140 A y disparaba al instante.

El registro de fallos permitió identificar el primer problema. El variador había guardado un registro U2 con 6,43 Hz de salida y 156,8 A: un disparo durante la aceleración. El operario comentó que al dispararse el hilo recibía un tirón visible y el carro vibraba con violencia. El variador estaba configurado para parar por inercia, de modo que al dispararse se suprimía la salida y el disco seguía girando por inercia con el hilo totalmente sin control; en una ranura estrecha eso permite que el hilo se atasque. El arranque siguiente se encontraba entonces con un motor bloqueado y un hilo agarrotado, que es exactamente la sobrecorriente de arranque que quedaba registrada.

El segundo problema era de ajuste y de margen. Durante el funcionamiento automático el carro podía retroceder más rápido de lo que pretendía el PID, estropeando la tensión del hilo, y el límite de par del variador estaba en 200 % en los cuatro cuadrantes, muy por encima del 143 % que realmente puede entregar la combinación de motor e IGBT. La prevención de pérdida de velocidad en aceleración estaba en el valor por defecto del 150 %, permitiendo al variador empujar 144 A antes de limitar la frecuencia.

Tres cambios resolvieron ambos síntomas. El modo de parada pasó de inercia a deceleración con rampa de 10 s, de modo que una parada mantiene el hilo bajo control. La prevención de pérdida de velocidad en aceleración bajó del 150 % al 100 %, de forma que la frecuencia deja de subir cuando la corriente alcanza los 96 A nominales. Los límites de par en los cuatro cuadrantes se redujeron del 200 % al 120 %, y se disminuyó la ganancia proporcional del PID para que el carro retroceda con más suavidad. La corriente en régimen se estabilizó en 50–80 A y la de arranque se mantuvo por debajo de 100 A; dos días de corte confirmaron que la máquina cumplía las expectativas del cliente sin perder fuerza de corte.