Salida de UPS para CNC y Servomotores: Qué verificar antes de dimensionar

“La máquina CNC tiene un husillo de 15 kW, ¿entonces una UPS de 20 kVA la alimentará?” Los números por sí solos no pueden responder a eso. Un centro de mecanizado no es una carga única: tiene un husillo, ejes servo, controles, variadores y auxiliares que se comportan de manera diferente cuando la energía desaparece. La potencia nominal del motor del husillo no es la potencia consumida en el punto de conexión propuesto de la UPS. Primero decida qué debe hacer la máquina cuando falla la energía de la red.

Una UPS para una máquina CNC podría mantener vivos solo el controlador, la HMI, las comunicaciones y los controles de lubricación el tiempo suficiente para una parada controlada. Otro proyecto podría requerir que los ejes y el husillo sigan moviéndose y terminen un corte. La segunda función impone una demanda muy diferente a la UPS y su batería. El fabricante de la máquina debe confirmar la secuencia de pérdida de potencia permitida antes de seleccionar cualquiera de las dos configuraciones.

Para una parada controlada, enumere los circuitos que permanecen alimentados y el tiempo de desaceleración que necesitan los ejes. Confirme si los frenos, el refrigerante o la lubricación también deben funcionar. Separe el suministro principal del variador de la máquina de los suministros auxiliares y de control en el diagrama de cableado. Una UPS pequeña en un gabinete de control no es un permiso automático para mantener el husillo en funcionamiento.

Para continuar el mecanizado, anote el ciclo de operación que debe sobrevivir: posición de la herramienta, velocidad del husillo, movimientos simultáneos de los ejes, aceleración, carga de corte y el tiempo hasta que regrese la energía o se detenga el trabajo. Algunas máquinas se detienen deliberadamente ante una señal de pérdida de red, incluso si la energía de CA sigue disponible en otro lugar. La sub-tensión del variador, los enclavamientos de seguridad y la configuración de reinicio también pueden detener el movimiento. El OEM debe aprobar el comportamiento previsto; alimentar energía de CA a la máquina no anula sus controles.

Obtenga el diagrama eléctrico de la máquina. Si está instalada, mida en el punto de conexión de salida de la UPS propuesto. Registre el voltaje trifásico, kW y kVA en funcionamiento, la corriente RMS, el factor de potencia y la corriente de entrada más alta durante el arranque, la aceleración del husillo, los movimientos simultáneos de los ejes y el frenado. Capture la duración de cada pico. La placa de características del motor del husillo y la suma de las potencias nominales de los servos individuales pueden ser un contexto útil, pero no muestran la entrada de CA combinada que ve la UPS.

Los convertidores de entrada y los variadores pueden consumir corriente no lineal. Eso importa porque la UPS tiene tanto una clasificación continua de kW/kVA como una sobrecarga específica del modelo o un límite de corriente en batería. Verifique los requisitos de entrada del fabricante del variador, cualquier reactor o filtro de línea y la respuesta del voltaje de salida de la UPS frente a la forma de onda medida. Un multiplicador universal de “arranque de motor” no se adapta a todos los sistemas servo; utilice los datos de entrada reales del variador. Nuestra guía de potencia de carga de UPS nominal, real y pico explica por qué esos valores deben permanecer separados.

Cuando un husillo o eje desacelera, el motor puede devolver energía al enlace DC del variador. Algunos sistemas disipan esa energía a través de un chopper de frenado y una resistencia. Otros utilizan un suministro regenerativo que puede enviar energía de regreso a la línea de CA. La documentación de SEW-EURODRIVE deja clara la límite práctica: la retroalimentación de energía requiere un suministro de línea adecuado. Para uno de sus diseños de suministro regenerativo, SEW especifica una resistencia de frenado como opción de parada controlada cuando la energía no se puede retroalimentar. El modelo de variador y el cableado, no la palabra “servo”, identifican qué configuración está instalada.

Si el módulo de línea puede exportar energía hacia la salida de la UPS mientras la UPS está en batería, el fabricante de la máquina y el proveedor de la UPS deben acordar cómo se maneja esa energía. No asuma que el inversor de la UPS puede absorberla. Un diseño de frenado con resistencia presenta otra pregunta: si la resistencia y la configuración del variador pueden manejar el ciclo de parada u operación acordado. Ninguna de las opciones se puede seleccionar solo a partir de la cifra de kW del motor. El mismo problema de interfaz aparece en nuestra guía de UPS para ascensores VFD, aunque una máquina CNC tiene su propia secuencia de movimiento y seguridad.

Rastree los suministros para el controlador CNC, PLC, HMI, controles servo, contactores, frenos, codificadores y cualquier fuente de alimentación externa de 24 V. Decida cuáles permanecen activos para la parada acordada o la operación continuada. Un variador con una etapa de potencia energizada aún puede detenerse si su circuito de control o señal de habilitación cae. Por el contrario, mantener el suministro de control activo no significa que el enlace DC principal pueda accionar los motores.

Revise la configuración de pérdida de red, sub-tensión y reinicio del OEM. SEW-EURODRIVE documenta diferentes respuestas a la pérdida de red: un variador puede intentar seguir funcionando con la energía recuperada del motor, deshabilitar su salida o ejecutar una parada rápida, dependiendo de su configuración. Ese es un comportamiento específico del variador, no un sustituto general de una UPS. Las funciones de parada de emergencia y torque-off seguro de la máquina deben comportarse según lo requiera su diseño de seguridad; una propuesta de UPS no debe eludirlas.

Proporcione al proveedor de la UPS los modelos de máquina y variador, el diagrama unilineal, el punto de suministro de la UPS propuesto, el rastro de entrada medido, la secuencia de apagado requerida y los minutos objetivo. Incluya la configuración de frenado y cualquier filtro de línea, reactor o transformador. El proveedor debe verificar la salida continua, la corriente de corta duración y el comportamiento de sobrecarga en modo batería con esos datos. Si la UPS se transfiere al bypass durante una sobrecarga, confirme si existe una fuente de bypass utilizable durante el apagado.

Luego, dimensione la batería para el programa de carga acordado, no para la placa del husillo. Nuestra guía de tiempo de ejecución de batería de UPS muestra el método de datos de carga a descarga. La prueba de aceptación en sitio debe cortar el suministro normal bajo un procedimiento controlado y supervisado por el OEM, y ejecutar la secuencia de parada o mecanizado acordada con la carga prevista. Registre el voltaje y la corriente de salida de la UPS, las alarmas, la descarga de la batería, las fallas del variador y el estado final de la máquina.

La cotización útil no es “20 kVA para un husillo de 15 kW”. Indica qué partes de la máquina permanecen alimentadas, qué movimiento está permitido, cómo se maneja la energía de frenado y qué debe transportar la UPS probada mientras la energía de la red está ausente.

Guía de potencia de frenado de SEW-EURODRIVE — la retroalimentación regenerativa necesita un suministro de línea adecuado.

Guía de resistencia de frenado de SEW-EURODRIVE — una opción de parada controlada específica del modelo cuando la retroalimentación no está disponible.

Control de parada por pérdida de red de SEW-EURODRIVE — opciones de respuesta del variador después de la pérdida de suministro.

Utilice esto como una lista de verificación, no como una aprobación. El diseño de suministro y seguridad del fabricante de la máquina, los manuales del variador y los datos del modelo de la UPS aún rigen el sistema instalado y su prueba.