Danfoss FC 101 Design guide [de]

ENGINEERING TOMORROW

Projektierungshandbuch

VLT® Midi Drive Frequenzumrichter 280

www.danfoss.de/vlt

Inhaltsverzeichnis Projektierungshandbuch

Inhaltsverzeichnis

1 Einführung

1.1 Zweck des Projektierungshandbuchs

1.2 Zusätzliche Materialien

1.3 Definitionen

1.4 Dokument- und Softwareversion

1.5 Zulassungen und Zertifizierungen

1.6 Sicherheit

2 Produktübersicht

2.1 Baugrößenübersicht

2.2 Elektrische Installation

2.2.1 Motoranschluss 14

2.2.2 Netzanschluss 15

2.2.3 Steuerklemmentypen 16

2.2.4 Verdrahtung der Steuerklemmen 17

2.3 Regelungsstrukturen

2.3.1 Steuerungsmodi 17

2.3.2 Steuerverfahren 19

2.3.3 Regelungsstruktur in VVC

2.3.4 Interner Stromgrenzenregler in Betriebsart VVC

2.3.5 Hand-Steuerung (Hand On) und Fern-Betrieb (Auto On) 20

2.4 Sollwertverarbeitung

2.4.1 Sollwertgrenzen 23

2.4.2 Skalierung von Festsollwerten und Bussollwerten 24

2.4.3 Skalierung von Analog- und Pulssollwerten und Istwert 24

2.4.4 Totzone um Null 25

2.5 PID-Regelung

2.5.1 PID-Drehzahlregler 28

2.5.2 PID-Prozessregler 31

2.5.3 Relevante Parameter für die Prozessregelung 32

2.5.4 Beispiel für PID-Prozessregler 33

2.5.5 Optimierung des Prozessreglers 35

2.5.6 Ziegler-Nichols-Verfahren 36

2.6 EMV-Emission und Störfestigkeit

2.6.1 Allgemeine Aspekte von EMV-Emissionen 37

2.6.2 EMV-Emission 39

2.6.3 EMV-Immunität 40

2.7 Galvanische Trennung

2.8 Erdableitstrom

Inhaltsverzeichnis

VLT® Midi Drive Frequenzumrichter 280

2.9 Bremsfunktionen

2.9.1 Mechanische Haltebremse 44

2.9.2 Dynamische Bremse 44

2.9.3 Auswahl des Bremswiderstands 44

2.10 Motorisolation

2.10.1 Sinusfilter 46

2.10.2 dU/dt-Filter 46

2.11 Smart Logic Controller

2.12 Extreme Betriebszustände

2.12.1 Thermischer Motorschutz 48

3 Anwendungsbeispiele

3.1 Einführung

3.1.1 Drehgeberverbindung 49

3.1.2 Drehgeberrichtung 49

3.1.3 Frequenzumrichtersystem mit Rückführung 49

3.2 Anwendungsbeispiele

3.2.1 AMA 50

3.2.2 Drehzahl 50

3.2.3 Start/Stopp 51

3.2.4 Externe Alarmquittierung 52

3.2.5 Motorthermistor 52

3.2.6 SLC 52

4 Safe Torque Off (STO)

5 RS485 Installation und Konfiguration

5.1 Einführung

5.1.1 Übersicht 55

5.1.2 Netzwerkverbindung 56

5.1.3 Hardware-Konfiguration 56

5.1.4 Parametereinstellungen für ModbusKommunikation 56

5.1.5 EMV-Schutzmaßnahmen 56

5.2 Frequenzumrichter-Protokoll

5.2.1 Übersicht 56

5.2.2 Frequenzumrichter mit Modbus RTU 57

5.3 Netzwerkkonfiguration

5.4 Aufbau der Telegrammblöcke für Frequenzumrichter-Protokoll

5.4.1 Inhalt eines Zeichens (Byte) 57

5.4.2 Telegrammaufbau 57

5.4.3 Telegrammlänge (LGE) 58

Inhaltsverzeichnis Projektierungshandbuch

5.4.4 Frequenzumrichteradresse (ADR) 58

5.4.5 Datensteuerbyte (BCC) 58

5.4.6 Das Datenfeld 58

5.4.7 Das PKE-Feld 58

5.4.8 Parameternummer (PNU) 59

5.4.9 Index (IND) 59

5.4.10 Parameterwert (PWE) 59

5.4.11 Vom Frequenzumrichter unterstützte Datentypen 59

5.4.12 Umwandlung 60

5.4.13 Prozesswörter (PCD) 60

5.5 Beispiele

5.5.1 Schreiben eines Parameterwerts 60

5.5.2 Lesen eines Parameterwertes 60

5.6 Modbus RTU

5.6.1 Was der Anwender bereits wissen sollte 61

5.6.2 Übersicht 61

5.6.3 Frequenzumrichter mit Modbus RTU 61

5.7 Netzwerkkonfiguration

5.8 Aufbau der Modbus RTU-Telegrammblöcke

5.8.1 Einführung 62

5.8.2 Modbus RTU-Telegrammaufbau 62

5.8.3 Start-/Stoppfeld 62

5.8.4 Adressfeld 62

5.8.5 Funktionsfeld 63

5.8.6 Datenfeld 63

5.8.7 CRC-Prüffeld 63

5.8.8 Adressieren von Einzelregistern 63

5.8.9 Steuern des Frequenzumrichters 65

5.8.10 Von Modbus RTU unterstützte Funktionscodes 65

5.8.11 Modbus-Ausnahmecodes 65

5.9 Zugriff auf Parameter

5.9.1 Parameterverarbeitung 66

5.9.2 Datenspeicherung 66

5.9.3 IND (Index) 66

5.9.4 Textblöcke 66

5.9.5 Umrechnungsfaktor 66

5.9.6 Parameterwerte 66

5.10 Beispiele

5.10.1 Spulenzustand lesen (01 Hex) 67

5.10.2 Einzelne Spule erzwingen/schreiben (05 Hex) 67

Inhaltsverzeichnis

VLT® Midi Drive Frequenzumrichter 280

5.10.3 Mehrere Spulen zwangsetzen/schreiben (0F Hex) 67

5.10.4 Halteregister lesen (03 Hex) 68

5.10.5 Voreingestelltes, einzelnes Register (06 Hex) 68

5.10.6 Voreingestellte multiple Register (10 Hex) 69

5.11 Danfoss Frequenzumrichter-Steuerprofil

5.11.1 Steuerwort gemäß Frequenzumrichter-Profil (8-10 Protokoll = FC-Profil) 69

5.11.2 Zustandswort gemäß FC-Profil (STW) 71

5.11.3 Bus-Drehzahlsollwert 72

6 Typencode und Auswahl

6.1 Typencode

6.2 Bestellnummern: Optionen, Zubehör und Ersatzteile

6.3 Bestellnummern: Bremswiderstände

6.3.1 Bestellnummern: Bremswiderstände 10 % 75

6.3.2 Bestellnummern: Bremswiderstände 40 % 77

6.4 Bestellnummern: Sinusfilter

6.5 Bestellnummern: dU/dt-Filter

6.6 Bestellnummern: Externe EMV-Filter

7 Technische Daten

7.1 Elektrische Daten

7.2 Netzversorgung

7.3 Motorausgang und Motordaten

7.4 Umgebungsbedingungen

7.5 Kabelspezifikationen

7.6 Steuereingang/-ausgang und Steuerdaten

7.7 Anzugsdrehmomente für Anschlüsse

7.8 Sicherungen und Trennschalter

7.9 Wirkungsgrad

7.10 Störgeräusche

7.11 dU/dt-Bedingungen

7.12 Besondere Betriebsbedingungen

7.12.1 Manuelle Leistungsreduzierung 92

7.12.2 Automatische Leistungsreduzierung 95

7.13 Baugrößen, Nennleistungen und Abmessungen

Index

Einführung Projektierungshandbuch

1 Einführung

1.1 Zweck des Projektierungshandbuchs

Dieses Projektierungshandbuch ist für Projektingenieure und Anlagenbauer, Planungsberater sowie Anwendungsund Produktspezialisten bestimmt. Es enthält technische Informationen zu den Möglichkeiten und Funktionen des Frequenzumrichters zur Integration in Steuerungs- und Überwachungssysteme für Motoren. Detaillierte Informationen bezüglich Betrieb, Anforderungen und Empfehlungen für die Systemintegration sind ebenfalls enthalten. Zudem enthält das Handbuch Informationen zur Eingangsleistung, dem Ausgang für die Motorsteuerung und Umgebungsbedingungen zum Betrieb des Frequenzumrichters.

Ebenfalls enthalten sind:

Sicherheitsmerkmale.

•

Überwachung der Fehlerbedingung.

•

Berichtsfunktionen zur Betriebsbereitschaft

•

Serielle Kommunikationsfunktionen.

•

Programmierbare Optionen und Merkmale.

•

Projektierungsdetails wie Standortanforderungen, Kabel, Sicherungen, Steuerkabel, Größe und Gewicht von Geräten und weitere kritische Informationen, die zur Planung der Systemintegration erforderlich sind, können Sie dem Handbuch ebenfalls entnehmen.

Die Verfügbarkeit aller detaillierten Produktinformationen in der Projektierungsphase ist für die Entwicklung einer ausgereiften Anlage mit optimaler Funktionalität und Effizienz sehr hilfreich.

Definitionen

1.3

1.3.1 Frequenzumrichter

Motorfreilauf

Die Motorwelle dreht im Motorfreilauf. Kein Drehmoment am Motor.

VLT,MAX

Maximaler Ausgangsstrom.

VLT,N

Vom Frequenzumrichter gelieferter Ausgangsnennstrom.

VLT,MAX

Maximale Ausgangsspannung.

1.3.2 Eingang

Steuerbefehle

Sie können den angeschlossenen Motor über das LCP und die Digitaleingänge starten und stoppen. Die Funktionen sind in zwei Gruppen unterteilt.

Funktionen in Gruppe 1 haben eine höhere Priorität als Funktionen in Gruppe 2.

Gruppe 1 Präziser Stopp, Freilauf- und Resetstopp, präziser

Stopp und Freilaufstopp, Schnellstopp, DC-Bremse, Stopp und [AUS].

Gruppe 2 Start, Puls-Start, Reversierung, Start +

Reversierung, Festdrehzahl JOG und Ausgangsfrequenz speichern.

Tabelle 1.1 Funktionsgruppen

1 1

VLT® ist eine eingetragene Marke.

Zusätzliche Materialien

1.2

Es stehen weitere Materialien bereit, die Ihnen helfen, die Bedienung und Programmierung des Frequenzumrichters zu verstehen:

VLT® Midi Drive FC 280 Bedienungsanleitung,

•

enthält Informationen zu Installation, Inbetriebnahme, Anwendung und Wartung des Frequenzumrichters.

Das VLT® Midi Drive FC 280 Programmierhandbuch

•

enthält Informationen über die Programmierung und vollständige Parameterbeschreibungen.

Zusätzliche Veröffentlichungen und Handbücher sind bei Danfoss erhältlich. Siehe drives.danfoss.de/knowledge-center/ technical-documentation/ für Auflistungen.

1.3.3 Motor

Motor läuft

An der Antriebswelle erzeugtes Drehmoment und Drehzahl von 0 UPM bis zur maximalen Drehzahl des Motors.

JOG

Motorfrequenz bei aktivierter Funktion Festdrehzahl JOG (über Digitalklemmen oder Bus).

Motorfrequenz.

MAX

Maximale Motorfrequenz.

MIN

Minimale Motorfrequenz.

M,N

Motornennfrequenz (Typenschilddaten).

Motorstrom (Istwert).

175ZA078.10

Kippgrenze

Drehzahi

Moment

Einführung

VLT® Midi Drive Frequenzumrichter 280

M,N

1.3.4 Sollwerteinstellung

Motornennstrom (Typenschilddaten).

M,N

Motornenndrehzahl (Typenschilddaten).

Synchrone Motordrehzahl.

2 × Parameter 1−23 × 60s

ns=

slip

Parameter 1−39

Motorschlupf.

M,N

Motornennleistung (Typenschilddaten in kW oder HP).

M,N

Nenndrehmoment (Motor).

Momentanspannung des Motors.

M,N

Motornennspannung (Typenschilddaten).

Losbrechmoment

Analogsollwert

Ein Sollwertsignal an den Analogeingängen 53 oder 54 (Spannung oder Strom).

Binärsollwert

Ein über die serielle Kommunikationsschnittstelle übertragenes Signal.

Festsollwert

Ein definierter Festsollwert, einstellbar zwischen -100 % und +100 % des Sollwertbereichs. Sie können bis zu 8 Festsollwerte über die Digitaleingänge auswählen. Sie können bis zu 4 Festsollwerte über den Bus auswählen.

Pulssollwert

Ein an die Digitaleingänge übertragenes Pulsfrequenzsignal (Klemme 29 oder 33).

Ref

MAX

Bestimmt das Verhältnis zwischen dem Sollwerteingang bei 100 % des Gesamtskalenwerts (in der Regel 10 V, 20 mA) und dem resultierenden Sollwert. Der in Parameter 3-03 Maximaler Sollwert eingestellte maximale Sollwert.

Ref

MIN

Bestimmt das Verhältnis zwischen dem Sollwerteingang bei 0 % (normalerweise 0 V, 0 mA, 4 mA) und dem resultierenden Sollwert. Der in Parameter 3-02 Minimaler Sollwert eingestellte minimale Sollwert.

Abbildung 1.1 Losbrechmoment

VLT

Der Wirkungsgrad des Frequenzumrichters ist definiert als das Verhältnis zwischen Leistungsabgabe und Leistungsaufnahme.

Einschaltsperrbefehl

Ein Startdeaktivierungsbefehl, der zu den Steuerbefehlen in Gruppe 1 gehört. Nähere Angaben finden Sie unter Tabelle 1.1.

Stoppbefehl

Ein Stoppbefehl, der zu den Steuerbefehlen in Gruppe 1 gehört. Nähere Angaben finden Sie unter Tabelle 1.1.

1.3.5 Verschiedenes

Analogeingänge

Die Analogeingänge können verschiedene Funktionen des Frequenzumrichters steuern.

Es gibt zwei Arten von Analogeingängen:

Eingangsstrom: 0–20 mA und 4–20 mA.

•

Spannungseingang: 0–10 V DC.

•

Analogausgang

Die Analogausgänge können ein Signal von 0-20 mA oder 4-20 mA ausgeben.

Automatische Motoranpassung, AMA

Die AMA ist ein Testalgorithmus, der die elektrischen Parameter des angeschlossenen Motors im Stillstand misst.

Bremswiderstand

Der Bremswiderstand kann die bei generatorischer Bremsung erzeugte Bremsleistung aufnehmen. Während generatorischer Bremsung erhöht sich die Zwischenkreisspannung. Ein Bremschopper stellt sicher, dass die generatorische Energie an den Bremswiderstand übertragen wird.

Konstantmoment (CT)-Kennlinie

Konstantmomentkennlinie; wird für Anwendungen wie Förderbänder, Verdrängungspumpen und Kräne eingesetzt.

Einführung Projektierungshandbuch

Digitaleingänge

Die Digitaleingänge können verschiedene Funktionen des Frequenzumrichters steuern.

Digitalausgänge

Der Frequenzumrichter verfügt über zwei programmierbare Ausgänge, die ein 24 V-DC-Signal (max. 40 mA) liefern können.

DSP

Digitaler Signalprozessor.

ETR

Das elektronische Thermorelais ist eine Berechnung der thermischen Belastung auf Grundlage der aktuellen Belastung und Zeit. Damit lässt sich die Motortemperatur schätzen.

Frequenzumrichter-Standardbus

Schließt RS485-Bus mit FC-Protokoll oder MC-Protokoll ein. Siehe Parameter 8-30 Protocol.

Initialisierung

Eine Initialisierung (Parameter 14-22 Operation Mode) stellt die Werkseinstellungen des Frequenzumrichters wieder her.

Arbeitszyklus für Aussetzbetrieb

Der Aussetzbetrieb bezieht sich auf eine Abfolge von Arbeitszyklen. Jeder Zyklus besteht aus einem Belastungsund einem Entlastungszeitraum. Der Betrieb kann periodisch oder aperiodisch sein.

LCP

Das LCP Bedienteil dient zum Steuern und Programmieren des Frequenzumrichters. Das LCP ist abnehmbar. Mithilfe des optionalen Einbausatzes können Sie die Bedieneinheit bis zu 3 m (9,8 ft) vom Frequenzumrichter entfernt an einer Schaltschranktür anbringen.

LCP 101

Das numerische Bedienteil dient zum Steuern und Programmieren des Frequenzumrichters. Das Display ist numerisch und die Bedieneinheit dient der Anzeige von Prozesswerten. Das LCP 101 verfügt über Funktionen zum Speichern und Kopieren.

LCP 102

Das grafische Bedienteil dient zum Steuern und Programmieren des Frequenzumrichters. Das Display ist grafisch und die Bedieneinheit dient der Anzeige von Prozesswerten. Das LCP 102 verfügt über Funktionen zum Speichern und Kopieren.

lsb

Steht für „Least Significant Bit“, bei binärer Codierung das Bit mit der niedrigsten Wertigkeit.

msb

Steht für „Most Significant Bit“; bei binärer Codierung das Bit mit der höchsten Wertigkeit.

MCM

Steht für Mille Circular Mil; eine amerikanische Maßeinheit für den Leitungsquerschnitt. 1 MCM = 0,5067 mm2.

Online-/Offline-Parameter

Änderungen der Online-Parameter werden sofort nach Änderung des Datenwertes aktiviert. Drücken Sie [OK], um die Änderungen der Offline-Parameter zu aktivieren.

PID-Prozess

Der PID-Regler sorgt durch eine Anpassung der Ausgangsfrequenz an die wechselnde Last für eine Aufrechterhaltung von Drehzahl, Druck und Temperatur.

PCD

Process Control Data (Prozessregelungsdaten).

PFC

Korrektur Leistungsfaktor.

Aus- und Einschaltzyklus

Schalten Sie die Netzversorgung aus, bis das Display (LCP) dunkel ist. Schalten Sie die Spannungsversorgung anschließend wieder ein.

Leistungsfaktor

Der Leistungsfaktor ist das Verhältnis zwischen I1 und I

Leistungs− faktor = 

Für FC 280 Frequenzumrichter ist

Leistungs− faktor = 

3xUxI1cosϕ1

3xUxI

EFF

cosϕ

I1xcosϕ1

 = 

EFF

1 = 1, deshalb:



EFF

eff

Der Leistungsfaktor gibt an, wie stark ein Frequenzumrichter die Netzversorgung belastet. Je niedriger der Leistungsfaktor, desto höher der I

bei

eff

gleicher kW-Leistung.

I

EFF

= 

 + I

 + I

 + .. + I

Darüber hinaus weist ein hoher Leistungsfaktor darauf hin, dass der Oberschwingungsstrom sehr niedrig ist. Die eingebauten DC-Spulen (T2/T4) und PFC (S2) erzeugen einen hohen Leistungsfaktor und reduzieren dadurch die Netzbelastung.

Pulseingang/Inkrementalgeber

Ein externer digitaler Impulsgeber für Istwertinformationen über die Motordrehzahl. Der Drehgeber kommt in Anwendungen zum Einsatz, bei denen eine große Genauigkeit bei der Drehzahlregelung erforderlich ist.

Fehlerstromschutzschalter

Fehlerstromschutzschalter.

Parametersatz

Sie können die Parametereinstellungen in vier Parametersätzen speichern. Sie können zwischen den vier Parametersätzen wechseln oder einen Satz bearbeiten, während ein anderer Satz gerade aktiv ist.

SFAVM

Akronym für den Schaltmodus „Statorfluss-orientierte asynchrone Vektormodulation“.

Schlupfausgleich

Der Frequenzumrichter gleicht den belastungsabhängigen Motorschlupf aus, indem er unter Berücksichtigung des Motorersatzschaltbildes und der gemessenen Motorlast die

1 1

Einführung

VLT® Midi Drive Frequenzumrichter 280

Ausgangsfrequenz anpasst (nahezu konstante Motordrehzahl).

Smart Logic Control (SLC)

Die SLC ist eine Folge benutzerdefinierter Aktionen, die ausgeführt werden, wenn der Smart Logic Controller die zugeordneten benutzerdefinierter Ereignisse als „wahr“ ermittelt (Parametergruppe 13-** Smart Logic Control).

STW (ZSW)

Zustandswort

THD

Total Harmonic Distortion ist die gesamte Spannungsverzerrung, die sich aus der Addition der einzelnen Oberschwingungen ergibt.

Thermistor

Ein temperaturabhängiger Widerstand, mit dem die Temperatur des Frequenzumrichters oder des Motors überwacht wird.

Abschaltung

Die Abschaltung ist ein Zustand, der in Fehlersituationen eintritt. Beispiele für Fehlersituationen:

Der Frequenzumrichter ist einer Überspannung

•

ausgesetzt.

Der Frequenzumrichter schützt den Motor, den

•

Prozess oder die Installation.

Der Neustart wird verzögert, bis die Fehlerursache behoben wurde und der Alarmzustand über die [Reset]Taste am LCP quittiert wird. In einigen Fällen erfolgt das Quittieren automatisch (durch vorherige Programmierung). Sie dürfen die Abschaltung nicht zu Zwecken der Personensicherheit verwenden.

Abschaltblockierung

Die Abschaltblockierung ist ein Zustand, der in Fehlersituationen eintritt, in denen der Frequenzumrichter aus Sicherheitsgründen abschaltet und ein manueller Eingriff erforderlich ist. Beispiel: Ein Kurzschluss am Ausgang löst Abschaltblockierung aus. Sie können eine Abschaltblockierung nur durch Unterbrechen der Netzversorgung, Beheben der Fehlerursache und erneuten Anschluss des Frequenzumrichters aufheben. Der Neustart wird verzögert, bis der Fehlerzustand über die [Reset]-Taste am LCP quittiert wird. In einigen Fällen erfolgt die Aufhebung automatisch (durch vorherige Programmierung). Sie dürfen die Abschaltblockierung nicht zu Zwecken der Personensicherheit verwenden.

VT-Kennlinie

Variable Drehmomentkennlinie; typisch bei Anwendungen mit quadratischem Lastmomentverlauf über den Drehzahlbereich, z. B. Kreiselpumpen und Lüfter.

VVC

Im Vergleich zur herkömmlichen U/f-Steuerung bietet Voltage Vector Control (VVC+) eine verbesserte Dynamik und Stabilität der Motordrehzahl in Bezug auf Änderungen des Last-Drehmoments.

60° AVM

Siehe den Schaltmodus 60° asynchrone Vektormodulation.

1.4 Dokument- und Softwareversion

Dieses Handbuch wird regelmäßig geprüft und aktualisiert. Alle Verbesserungsvorschläge sind willkommen. Tabelle 1.2 zeigt die Dokumentenversion und die entsprechende Softwareversion an.

Ausgabe Anmerkungen

MG07B3

Tabelle 1.2 Dokument- und Softwareversion

Weitere Informationen zu POWERLINK und Softwareaktualisierung.

Software-

version

1.3

1.5 Zulassungen und Zertifizierungen

Frequenzumrichter werden in Übereinstimmung mit den in diesem Abschnitt beschriebenen Richtlinien konstruiert.

1.5.1 CE-Zeichen

Das CE-Zeichen (Communauté Européenne) zeigt an, dass der Hersteller des Produkts alle relevanten EU-Richtlinien einhält.

Die geltenden EU-Richtlinien zu Ausführung und Konstruktion des Frequenzumrichters sind:

Die Niederspannungsrichtlinie.

•

Die EMV-Richtlinie.

•

Die Maschinenrichtlinie (für Geräte mit

•

integrierter Sicherheitsfunktion).

Die CE-Kennzeichnung soll für einen freien Handel zwischen der EG und Mitgliedsstaaten der EFTA (Europäische Freihandelsassoziation) innerhalb der EWE technische Barrieren beseitigen. Über die Qualität eines Produkts sagt die CE-Kennzeichnung nichts aus. Auch gibt sie keinen Aufschluss zu technischen Spezifikationen.

1.5.2 Niederspannungsrichtlinie

Frequenzumrichter werden als elektronische Komponenten klassifiziert und müssen in Übereinstimmung mit der Niederspannungsrichtlinie die CE-Kennzeichnung tragen. Die Richtlinie gilt für alle elektrischen Geräte in den Spannungsbereichen 50–1000 V AC und 75–1500 V DC.

Die Richtlinie schreibt vor, dass aufgrund der Konstruktion der Betriebsmittel bei einer ordnungsmäßigen Installation und Wartung sowie einer bestimmungsgemäßen Verwendung die Sicherheit von Menschen und Nutztieren sowie die Erhaltung von Sachwerten gewährleistet sind. Danfoss CE-Kennzeichnungen sind mit der Niederspan-

Einführung Projektierungshandbuch

nungsrichtlinie konform und Danfoss liefert auf Wunsch eine Konformitätserklärung.

1.5.3 EMV-Richtlinie

Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) bedeutet, dass elektromagnetische Störungen zwischen Geräten deren Leistung nicht beeinträchtigt. Die grundlegende Schutzanforderung der EMV-Richtlinie 2014/30/EU gibt vor, dass Betriebsmittel, die elektromagnetische Störungen verursachen oder deren Betrieb durch diese Störungen beeinträchtigt werden kann, bei einer ordnungsmäßigen Installation und Wartung sowie einer bestimmungsgemäßen Verwendung so ausgelegt sein müssen, dass ihre erreichten elektromagnetischen Störungen begrenzt sind und die Betriebsmittel eine bestimmte Störfestigkeit aufweisen.

Ein Frequenzumrichter kann als Stand-alone-Gerät oder als Teil einer komplexeren Anlage eingesetzt werden. In jedem dieser Fälle müssen die Gehäuse mit der CEKennzeichnung versehen sein. Anlagen müssen nicht über eine CE-Kennzeichnung verfügen, jedoch den grundlegenden Schutzanforderungen der EMV-Richtlinie entsprechen.

Im Falle einer Wiederausfuhr ist der Exporteur dafür verantwortlich, die Einhaltung aller geltenden Exportkontrollvorschriften sicherzustellen.

1.6 Sicherheit

Frequenzumrichter enthalten Hochspannungskomponenten und können bei unsachgemäßer Handhabung tödliche Verletzungen verursachen. Nur qualifiziertes Fachpersonal darf das Gerät installieren oder bedienen. Reparaturarbeiten dürfen erst erfolgen, wenn der Frequenzumrichter vom Netz getrennt und der festgelegte Zeitraum für die Entladung gespeicherter elektrischer Energie verstrichen ist.

Weitere Informationen entnehmen Sie dem Produkthandbuch, das dem Gerät bei Lieferung beiliegt und online verfügbar ist unter:

Entladezeit.

•

Detaillierte Sicherheitshinweise und Warnungen.

•

Für einen sicheren Betrieb des Frequenzumrichters ist die strikte Befolgung von Sicherheitsmaßnahmen und hinweisen unbedingt erforderlich.

1 1

1.5.4 UL-Konformität

UL-gelistet

Abbildung 1.2 UL

Angewendete Normen und Konformität für STO

Zur Verwendung der Funktion „Safe Torque Off“ an den Klemmen 37 und 38 müssen Sie alle Sicherheitsbestimmungen in einschlägigen Gesetzen, Vorschriften und Richtlinien erfüllen. Die integrierte STO-Funktion erfüllt folgende Normen:

IEC/EN 61508:2010, SIL2

•

IEC/EN 61800-5-2:2007, SIL2

•

IEC/EN 62061:2015, SILCL von SIL2

•

EN ISO 13849-1:2015, Kategorie 3 PL d

•

Frequenzumrichter können regionalen und/oder nationalen Exportkontrollvorschriften unterliegen.

Frequenzumrichter, die Exportkontrollvorschriften unterliegen, sind mit einer ECCN-Nummer gekennzeichnet.

Die ECCN-Nummer finden Sie in den Dokumenten, die Sie mit dem Frequenzumrichter erhalten.

130BA870.10

130BA809.10

130BA810.10

Produktübersicht

VLT® Midi Drive Frequenzumrichter 280

2 Produktübersicht

2.1 Baugrößenübersicht

Die Baugröße hängt von der Leistung ab. Informationen zu den Abmessungen finden Sie in Kapitel 7.13 Baugrößen, Nennleis- tungen und Abmessungen.

Baugröße K1 K2 K3 K4 K5

Gehäuseschutzart Leistungsbereich [kW (HP)] 3-phasig 380–480 V Leistungsbereich [kW (HP)] 3-phasig 200–240 V Leistungsbereich [kW (HP)] , einphasig 200–240 V

1) IP21 ist für einige Varianten des VLT® Midi Drive FC 280 erhältlich. Durch die Montage der IP21-Bausatzoptionen können Sie alle Leistungsgrößen zu IP21 aufrüsten.

Tabelle 2.1 Baugrößen

IP20 IP20 IP20 IP20 IP20

0,37–2,2 (0,5–3,0) 3,0–5,5 (5,0–7,5) 7,5 (10) 11–15 (15–20) 18,5–22 (25–30)

0,37–1,5 (0,5–2,0) 2,2 (3,0) 3,7 (5,0) – –

0,37–1,5 (0,5–2,0) 2,2 (3,0) – – –

Die Baugröße ist im gesamten Handbuch ein Indikator, da sich die Verfahren und Komponenten der Frequenzumrichter je nach physischer Größe unterscheiden.

Suchen Sie die Baugröße mithilfe der folgenden Schritte:

1. Entnehmen Sie dem Typencode auf dem Typenschild die folgenden Informationen. Siehe Abbildung 2.1.

1a Produktgruppe und Frequenzumrichterserie (Zeichen 1–6), zum Beispiel FC 280.

1b Nennleistung (Zeichen 7-10), zum Beispiel PK37.

1c Nennspannung (Phasen und Netzspannung) (Zeichen 11–12), zum Beispiel T4.

2. Entnehmen Sie Tabelle 2.2 die Nennleistung und Nennspannung, und schlagen Sie die Baugröße von FC 280 nach.

130BF709.10

VLT

MADE IN

DENMARK

T/C: FC-280PK37T4E20H1BXCXXXSXXXXAX

0.37kW 0.5HP IN: 3x380-480V 50/60Hz, 1.2/1.0A OUT: 3x0-Vin 0-500Hz, 1.2/1.1A IP20

P/N: 134U2184 S/N: 000000G000

Midi Drive www.danfoss.com

CAUTION / ATTENTION:

WARNING / AVERTISSEMENT:

See manual for special condition/mains fuse Voir manual de conditions speciales/fusibles

Enclosure: See manual 5AF3 E358502 IND.CONT.EQ.

Stored charge, wait 4 min. Charge r

siduelle, attendez 4 min.

US LISTED

www.tuv.com

ID 0600000000

Danfoss A/S, 6430 Nordborg, Denmark

1 2 3

Produktübersicht Projektierungshandbuch

1 Produktgruppe und Frequenzumrichterserie 2 Nennleistung 3 Nennspannung (Phasen und Netzspannung)

Abbildung 2.1 Verwendung des Typenschilds zum Suchen der Baugröße

2 2

Nennleistung in

Typenschild

Leistung

[kW (HP)]

PK37 0,37 (0,5) PK55 0,55 (0,75) PK75 0,75 (1,0) P1K1 1,1 (1,5) P1K5 1,5 (2,0) P2K2 2,2 (3,0) P3K0 3 (4,0) P4K0 4 (5,0) P5K5 5,5 (7,5) P7K5 7,5 (10) K3 K3T4 P11K 11 (15) P15K 15 (20) P18K 18,5 (25) P22K 22 (30) PK37 0,37 (0,5) PK55 0,55 (0,75) PK75 0,75 (1,0) P1K1 1,1 (1,5) P1K5 1,5 (2,0) P2K2 2,2 (3,0) K2 K2T2 P3K7 3,7 (5,0) K3 K3T2 PK37 0,37 (0,5) PK55 0,55 (0,75) PK75 0,75 (1,0) P1K1 1,1 (1,5) P1K5 1,5 (2,0) P2K2 2,2 (3,0) K2 K2S2

Tabelle 2.2 Baugröße von FC 280

Nennspannung in

Typenschild

Phasen und Netzspannung Baugröße

T4 Dreiphasig 380-480 V

T2 Dreiphasig 200-240 V

S2 Einphasig 200-240 V

Frequenzum-

richter

K1 K1T4

K2 K2T4

K4 K4T4

K5 K5T4

K1 K1T2

K1 K1S2

Power input

Switch mode

power supply

Motor

Analog output

interface

(PNP) = Source (NPN) = Sink

ON = Terminated OFF = Open

Brake resistor

91 (L1/N) 92 (L2/L) 93 (L3)

50 (+10 V OUT)

53 (A IN)

54 (A IN)

55 (COM digital/analog I/O)

0/4−20 mA

12 (+24 V OUT)

13 (+24 V OUT)

18 (D IN)

10 V DC 15 mA 100 mA

+ - + -

(U) 96 (V) 97

(W) 98

(PE) 99

(A OUT) 42

(P RS485) 68

(N RS485) 69

(COM RS485) 61

0 V

5 V

S801

0/4−20 mA

RS485

+10 V DC

0−10 V DC

24 V DC

24 V (NPN) 0 V (PNP)

0 V (PNP)

24 V (NPN)

19 (D IN)

24 V (NPN) 0 V (PNP)

27 (D IN/OUT)

24 V

0 V

0 V (PNP)

24 V (NPN)

29 (D IN)

24 V (NPN) 0 V (PNP)

0 V (PNP)

24 V (NPN)

33 (D IN)

32 (D IN)

38 (STO2)

37 (STO1)

P 5-00

(+DC/R+) 89

(R-) 81

0−10 V DC

(-DC) 88

RFI

0 V

250 V AC, 3 A

Relay 1

130BE202.18

Produktübersicht

VLT® Midi Drive Frequenzumrichter 280

2.2 Elektrische Installation

Dieser Abschnitt enthält eine Beschreibung zum Anschluss des Frequenzumrichters.

Abbildung 2.2 Anschlussdiagramm des Grundgeräts

A = analog, D = digital

1) Der integrierte Bremschopper ist nur für 3-phasige Einheiten erhältlich.

2) Sie können Klemme 53 auch als Digitaleingang verwenden.

3) Sie können den Schalter S801 (DC-Bus-Zwischenkreisklemmen) verwenden, um für die serielle RS485-Schnittstelle (Klemmen 68 und 69) die integrierten Busabschlusswiderstände zu aktivieren.

4) Kapitel 4 Safe Torque Off (STO) zeigt die richtige STO-Verdrahtung.

5) Der S2-Frequenzumrichter (Single-Phase 200–240 V) unterstützt nicht Zwischenkreiskopplungsanwendungen.

130BF228.10

L1 L2 L3

Produktübersicht Projektierungshandbuch

2 2

1 SPS 10 Netzkabel (ungeschirmt) 2

Minimum 16 mm2 (6 AWG) Ausgleichskabel 3 Steuerleitungen 12 Kabelisolierung, abisoliert 4 Mindestens 200 mm (656 ft) zwischen Steuerleitungen,

Motorkabeln und Netzkabeln. 5 Netzversorgung 14 Bremswiderstand 6 Freiliegende (nicht lackierte) Oberfläche 15 Metallkasten 7 Sternscheiben 16 Anschluss zum Motor 8 Anschlusskabel für Bremse (abgeschirmt) 17 Motor 9 Motorkabel (abgeschirmt) 18 EMV-Kabelverschraubung

Abbildung 2.3 Typische elektrische Verbindung

11 Ausgangsschütz usw.

13 Gemeinsame Erdsammelschiene. Beachten Sie nationale und

örtliche Vorschriften für die Schaltschrankerdung.

130BD531.10

Produktübersicht

2.2.1 Motoranschluss

VLT® Midi Drive Frequenzumrichter 280

WARNUNG

INDUZIERTE SPANNUNG!

Induzierte Spannung durch nebeneinander verlegte Motorkabel kann Gerätekondensatoren auch dann aufladen, wenn die Geräte abgeschaltet und verriegelt sind. Die Nichtbeachtung der Empfehlung zum separaten Verlegen von Motorkabeln oder zur Verwendung von abgeschirmten Kabeln kann zum Tod oder zu schweren Verletzungen führen!

Verlegen Sie Motorkabel getrennt.

•

Verwenden Sie abgeschirmte Kabel.

•

Befolgen Sie bezüglich der Kabelquerschnitte

•

örtliche und nationale Vorschriften. Maximale Kabelquerschnitte siehe Kapitel 7.1 Elektrische Daten.

Befolgen Sie die Anforderungen des Motorhers-

•

tellers an die Motorkabel.

Kabeleinführungen für Motorkabel oder

•

Bodenplatten mit Durchführungen sind am Unterteil von Frequenzumrichtern mit Schutzart IP21 (NEMA Typ 1) vorgesehen.

Schließen Sie kein Anlass- oder Polwechselgerät

•

(z. B. Dahlander-Motor oder Asynchron-Schleifringläufermotor) zwischen Frequenzumrichter und Motor an.

Vorgehensweise

1. Isolieren Sie einen Abschnitt der äußeren Kabelisolierung ab. Empfohlene Länge beträgt 10–15 mm.

2. Positionieren Sie das abisolierte Kabel unter der Kabelschelle, um eine mechanische Befestigung und elektrischen Kontakt zwischen Kabelschirm und Erde herzustellen.

3. Schließen Sie das Erdungskabel gemäß den Erdungsanweisungen im Kapitel Erdung der VLT

Midi DriveFC 280 Bedienungsleitung an die nächstgelegene Erdungsklemme an. Siehe Abbildung 2.4.

4. Schließen Sie die 3 Phasen des Motorkabels an die Klemmen 96 (U), 97 (V) und 98 (W) an (siehe Abbildung 2.4).

5. Ziehen Sie die Klemmen gemäß den Anzugsdrehmomenten in Kapitel 7.7 Anzugsdrehmomente für Anschlüsse an.

Abbildung 2.4 Motoranschluss

Die Netz-, Motor- und Erdanschlüsse für 1-phasige und 3phasige Frequenzumrichter sind jeweils in Abbildung 2.5, Abbildung 2.6 und Abbildung 2.7 aufgeführt. Die jeweiligen Konfigurationen ändern sich je nach Gerätetypen und optionaler Ausrüstung.

HINWEIS

Bei Motoren ohne Phasentrennpapier oder eine geeignete Isolation, welche für den Betrieb an einem Zwischenkreisumrichter benötigt wird, müssen Sie einen Sinusfilter am Ausgang des Frequenzumrichters vorsehen.

130BE232.11

130BE231.11

130BE804.10

Produktübersicht Projektierungshandbuch

2 2

Abbildung 2.5 Netz-, Motor- und Erdanschluss für 1-phasige Einheiten (K1, K2)

Abbildung 2.6 Netz-, Motor- und Erdanschluss für 3-phasige Einheiten (K1, K2, K3)

Abbildung 2.7 Netz-, Motor- und Erdanschluss für 3-phasige Einheiten (K4, K5)

2.2.2 Netzanschluss

Wählen Sie die Querschnitte der Kabel anhand

•

des Eingangsstroms des Frequenzumrichters. Angaben zum maximalen Kabelquerschnitt finden Sie in Kapitel 7.1 Elektrische Daten.

Befolgen Sie bezüglich der Kabelquerschnitte

•

örtliche und nationale Vorschriften.

Vorgehensweise

1. Schließen Sie die Netzkabel an die Klemmen N und L für 1-phasige Einheiten (siehe Abbildung 2.5) oder an die Klemmen L1, L2 und L3 für 3-phasige Einheiten (siehe Abbildung 2.6 und Abbildung 2.7) an.

2. Schließen Sie je nach Konfiguration der Geräte die Eingangsleistung an die Netzeingangsklemmen oder den Netztrennschalter an.

3. Erden Sie das Kabel gemäß den Erdungsanweisungen im Kapitel Erdung der VLT® Midi DriveFC

280 Bedienungsleitung.

4. Versorgt ein IT-Netz, eine potenzialfreie Dreieckschaltung oder ein TT/TN-S-Netz mit geerdetem Zweig (geerdete Dreieckschaltung) den Frequenzumrichter, so stellen Sie sicher, dass die Schraube des EMV-Filters entfernt wird. Durch das Entfernen der Schraube des EMV-Filters verhindern Sie Schäden am Zwischenkreis und

130BE212.10

1 2

130BE214.10

37 38 12 13 18 19 27 29 32 33 61

42 53 54 50 55

68 69

Produktübersicht

VLT® Midi Drive Frequenzumrichter 280

verringern die Erdungskapazität gemäß IEC 61800-3 (siehe Abbildung 7.13, die Schraube des EMV-Filters befindet sich an der Seite des

Frequenzumrichters).

2.2.3 Steuerklemmentypen

Abbildung 2.8 zeigt die steckbaren Anschlüsse des Frequenzumrichters. Tabelle 2.3 und Tabelle 2.4 fasst Klemmenfunktionen und Werkseinstellungen zusammen.

Abbildung 2.8 Anordnung der Steuerklemmen

Abbildung 2.9 Klemmennummern

Nähere Angaben zu Klemmenspezifikationen finden Sie in Kapitel 7.6 Steuereingang/-ausgang und Steuerdaten .

Anschluss Parameter

Digital-E/A, Puls-E/A, Drehgeber

12, 13 – +24 V DC

Parameter 5-10

Klemme 18

Digitaleingang

Parameter 5-11

Klemme 19

Digitaleingang

Werksein-

stellung

[8] Start

[10] Reversierung

Beschreibung

24-V-DC-Versorgungsspannung. Maximaler Ausgangsstrom von 100 mA für alle 24-V-Lasten.

Digitaleingänge.

Anschluss Parameter

Parameter 5-01

Klemme 27

Funktion

Parameter 5-12

37, 38 – STO

50 – +10 V DC

Klemme 27

Digitaleingang

Parameter 5-30

Klemme 27

Digitalausgang

Parameter 5-13

Klemme 29

Digitaleingang

Parameter 5-14

Klemme 32

Digitaleingang

Parameter 5-15

Klemme 33

Digitaleingang

Analogeingänge/-ausgänge

Parameter 6-91

Klemme 42

Analogausgang

Parameter-

gruppe 6-1*

Analogeingang

Parameter-

gruppe 6-2*

Analogeingang

Werksein-

stellung

Digitaleingang [2] Motorfreilauf (inv.) Digitalausgang [0] Ohne Funktion [14] Festdrehzahl JOG

[0] Ohne Funktion

–

Beschreibung

Lässt sich als Digitaleingang, Digitalausgang oder Pulsausgang wählen. Die Werkseinstellung ist Digitaleingang.

Digitaleingang.

Digitaleingang, 24V-Drehgeber. Sie können Klemme 33 als Pulseingang verwenden.

Funktionale Sicherheitseingänge.

Programmierbarer Analogausgang. Das Analogsignal liefert 0 .. 20 mA oder 4 .. 20 mA bei maximal 500 Ω. Sie können die Klemmen auch als Digitalausgänge konfigurieren. 10-V-DC-Versorgungsspannung am Analogausgang. Maximal 15 mA, in der Regel für Potenziometer oder Thermistor verwendet. Analogeingang. Nur die Einstellung Spannung wird unterstützt. Sie können diesen auch als Digitaleingang verwenden. Analogeingang. Programmierbar für Spannung oder Strom.

Produktübersicht Projektierungshandbuch

Anschluss Parameter

55 – –

Tabelle 2.3 Klemmenbeschreibung – Digitaleingänge/-ausgänge, Analogeingänge/-ausgänge

Anschluss Parameter

Serielle Kommunikation

61 – –

Parameter-

68 (+)

69 (-)

01, 02, 03

Tabelle 2.4 Klemmenbeschreibungen – Serielle Schnittstelle

gruppe 8-3* Ser.

FC-Schnittst.

Parameter-

gruppe 8-3* Ser.

FC-Schnittst.

Parameter 5-40

Relaisfunktion

Werksein-

stellung

Werkseinstellung

Relais

[1] Steuer. bereit

Beschreibung

Bezugspotential für Digital- und Analogeingänge.

Beschreibung

Integrierter RCFilter für Kabelabschirmung. Dient NUR zum Anschluss der Abschirmung bei EMV-Problemen. RS485-Schnitt-

–

stelle. Ein Schalter auf der Steuerkarte dient zum Zuschalten des Abschlusswiderstands.

WechselkontaktRelaisausgang. Diese Relais befinden sich je nach Konfiguration und Größe des Frequenzumrichters an verschiedenen Positionen. Verwendbar für Wechsel- oder Gleichspannung sowie ohmsche oder induktive Lasten.

2.2.4 Verdrahtung der Steuerklemmen

Steuerklemmenanschlüsse am Frequenzumrichter sind steckbar und ermöglichen so eine einfache Installation (siehe Abbildung 2.8).

Details zur STO-Verdrahtung siehe Kapitel 4 Safe Torque Off (STO).

HINWEIS

Halten Sie Steuerleitungen möglichst kurz und verlegen Sie diese separat von den Leistungskabeln, um Störungen möglichst gering zu halten.

1. Lösen Sie die Schrauben für die Klemmen.

2. Führen Sie die abisolierten Steuerleitungen in die Steckplätze ein.

3. Ziehen Sie die Schrauben für die Klemmen fest.

4. Stellen Sie sicher, dass der Kontakt fest hergestellt ist. Lose Steuerkabel können zu Fehlern oder einem Betrieb führen, der nicht die optimale Leistung erbringt.

Steuerleitungsquerschnitte finden Sie unter Kapitel 7.5 Kabelspezifikationen und typische Beispiele für den Anschluss der Steuerleitungen unter Kapitel 3 Anwendungsbeispiele.

2.3 Regelungsstrukturen

Ein Frequenzumrichter richtet die Netzwechselspannung in Gleichspannung gleich. Der Wechselrichter wandelt dann die Gleichspannung in eine Wechselspannung mit variabler Amplitude und Frequenz um.

Spannung/Strom und Frequenz am Motorausgang sind somit variabel, was eine stufenlose Drehzahlregelung von herkömmlichen Dreiphasen-Asynchronmotoren und Permanentmagnet-Synchronmotoren ermöglicht.

2.3.1 Steuerungsmodi

Der Frequenzumrichter regelt die Drehzahl oder das Drehmoment an der Motorwelle. Der Frequenzumrichter regelt außerdem den Prozess für einige Anwendungen, die die Prozessdaten als Soll- oder Istwert verwenden (z. B. Temperatur und Druck). Einstellung von Parameter 1-00 Configuration Mode bestimmt die Art der Regelung.

Drehzahlregelung

Es gibt zwei Arten der Drehzahlregelung:

Drehzahlregelung ohne Istwertrückführung vom

•

Motor (ohne Geber).

Drehzahlregelung mit Istwertrückführung mit PID-

•

Regelcharakteristik. Eine optimierte Drehzahlregelung mit Istwertrückführung arbeitet mit einer wesentlich höheren Genauigkeit als eine ohne Istwertrückführung.

Wählen Sie aus, welcher Eingang zur Rückführung des PIDDrehzahlistwerts in Parameter 7-00 Speed PID Feedback Source verwendet werden soll.

2 2

Produktübersicht

Drehmomentregelung

Die Drehmomentregelung kommt in Anwendungen zum Einsatz, in denen das Drehmoment an der Motorwelle in

der Anwendung zur Zugkraftregelung dient. Wählen Sie [2] Drehmoment mit Rückführung oder [4] Drehmoment ohne Rückführung in Parameter 1-00 Configuration Mode. Die

Drehmomenteinstellung erfolgt durch Festlegung eines analogen, digitalen oder busgesteuerten Sollwerts. Bei Betrieb mit Drehmomentregelung empfehlen wir, eine komplette AMA auszuführen, da die richtigen Motordaten wichtig für optimale Leistung sind.

VVC+-Betrieb mit Rückführung. Diese Funktion

•

können Sie bei Anwendungen mit niedrigen bis mittleren Dynamikanforderungen verwenden. Sie bietet in allen vier Quadranten und bei allen Motordrehzahlen eine ausgezeichnete Leistung. Das Drehzahlistwertsignal ist obligatorisch. Stellen Sie sicher, dass die Drehgeberauflösung mindestens 1024 PPR beträgt und das Abschirmkabel des Drehgebers ordnungsgemäß geerdet ist, weil die Genauigkeit des Drehzahlistwertsignals wichtig ist. Stellen Sie Parameter 7-06 Speed PID Lowpass Filter Time auf das beste Drehzahlistwertsignal ein.

VLT® Midi Drive Frequenzumrichter 280

VVC+-Betrieb ohne Rückführung. Die Funktion

•

wird in mechanisch robusten Anwendungen verwendet, die Genauigkeit ist jedoch begrenzt. Die Drehmomentregelung ohne Rückführung funktioniert in beide Richtungen. Das Drehmoment wird anhand der internen Strommessung des Frequenzumrichters berechnet.

Drehzahl-/Drehmomentsollwert

Der Sollwert für dieses Regelverhalten kann entweder ein einzelner Sollwert oder die Summe verschiedener Sollwerte einschließlich relativ skalierter Sollwerte sein. Die Sollwertverarbeitung wird ausführlich in Kapitel 2.4 Sollwertverarbeitung erläutert.

Prozessregelung

Es gibt zwei Arten der Prozessregelung:

Die Prozessregelung mit Rückführung ist ein

•

grundlegender PID-Prozessregler.

Die erweiterte PID-Drehzahlregelung ohne

•

Rückführung erweitert die Funktion des grundlegenden PID-Prozessreglers durch Hinzufügen weiterer Funktionen. Beispielsweise Vorsteuerung, Befestigung, Sollwert/Istwert-Filter und Verstärkungsskalierung.

130BD974.10

L2 92

L1 91

L3 93

U 96

V 97

W 98

RFI switch

Inrush

R+ 82

Load sharing -

88(-)

R81

Brake resistor

Load sharing +

89(+)

Cong. mode

Ref.

Process

P 1-00

High

+f max.

Low

-f max.

P 4-12 Motor speed low limit (Hz)

P 4-14 Motor speed high limit (Hz)

Motor controller

Ramp

Speed PID

P 7-20 Process feedback 1 source

P 7-22 Process feedback 2 source

P 7-00 Speed PID

feedback source

P 1-00

Cong. mode

P 4-19 Max. output freq.

-f max.

Motor controller

P 4-19 Max. output freq.

+f max.

P 3-**

P 7-0*

130BD371.10

Produktübersicht Projektierungshandbuch

2.3.2 Steuerverfahren

Der VLT® Midi Drive FC 280 ist ein Frequenzumrichter für Anwendungen mit einfachen bis mittleren Anforderungen an Dynamik und Genauigkeit. Das Steuerverfahren basiert auf VVC+.

FC 280 Frequenzumrichter können Asynchronmotoren und Permanentmagnet-Synchronmotoren bis 22 kW (30 hp) steuern.

Das Strommessprinzip in FC 280 Frequenzumrichtern basiert auf der Strommessung durch einen Widerstand im Zwischenkreis. Erdschlussschutz und Kurzschlussverhalten werden durch denselben Widerstand realisiert.

2 2

Abbildung 2.10 Steuerschaltbild

2.3.3

Regelungsstruktur in VVC

Abbildung 2.11 Regelungsstruktur in VVC+-Konfigurationen mit und ohne Rückführung

130BP046.10

Hand

O

Auto

Reset

Hand On

Oﬀ Reset

Auto On

130BB893.10

Produktübersicht

VLT® Midi Drive Frequenzumrichter 280

In der in Abbildung 2.11 gezeigten Konfiguration ist Parameter 1-01 Motor Control Principle auf [1] VVC+ eingestellt und Parameter 1-00 Configuration Mode auf [0] Ohne Rückführung. Der resultierende Sollwert aus dem Sollwertsystem wird in der

Rampenbegrenzung und Drehzahlbegrenzung empfangen und durch sie geführt, bevor er an die Motorregelung übergeben

wird. Der Ausgang der Motorregelung ist dann zusätzlich durch die maximale Frequenzgrenze beschränkt.

Wenn Parameter 1-00 Configuration Mode auf [1] Mit Drehgeber eingestellt ist, wird der resultierende Sollwert von der Rampenbegrenzung und Drehzahlgrenze an einen PID-Drehzahlregler übergeben. Die Parameter für den PID-Drehzahlregler befinden sich in Parametergruppe 7-0* PID Drehzahlregler. Der resultierende Sollwert vom PID-Drehzahlregler wird beschränkt durch die Frequenzgrenze an die Motorsteuerung geschickt.

Wählen Sie [3] PID-Prozess in Parameter 1-00 Configuration Mode, um den PID-Prozessregler zur Regelung mit Rückführung bei einer Druck- oder Durchflussregelung zu verwenden. Die Parameter für Prozess-PID-Regelung befinden sich in den Parametergruppen 7-2* PID-Prozess Istw. Istw. und 7-3* PID-Prozessregler.

2.3.4

Interner Stromgrenzenregler in Betriebsart VVC

Der Frequenzumrichter ist mit einem integrierten Stromgrenzenregler ausgestattet. Diese Funktion wird aktiviert, wenn der Motorstrom und somit das Drehmoment die in Parameter 4-16 Torque Limit Motor Mode, Parameter 4-17 Torque Limit Generator Mode und Parameter 4-18 Current Limit eingestellten Drehmomentgrenzen überschreitet. Wenn der Frequenzumrichter während des Motorbetriebs oder im generatorischen Betrieb die Stromgrenze erreicht, versucht der Frequenzumrichter schnellstmöglich, die eingestellten Drehmomentgrenzen wieder zu unterschreiten, ohne die Kontrolle über den Motor zu verlieren.

2.3.5 Hand-Steuerung (Hand On) und Fern-Betrieb (Auto On)

Sie können den Frequenzumrichter manuell über das Bedienteil vor Ort (grafisches oder numerisches LCP) oder aus der Ferne über Analog-/Digitaleingänge oder Feldbus betreiben. Starten und stoppen Sie den Frequenzumrichter über das LCP mit den Tasten [Hand On] und [Reset]. Die Inbetriebnahme erfolgt über folgende Parameter:

Parameter 0-40 [Hand On]-LCP Taste.

•

Parameter 0-44 [Off/Reset]-LCP Taste.

•

Parameter 0-42 [Auto On]-LCP Taste.

•

Quittieren Sie Alarme mithilfe der [Reset]-Taste oder über einen Digitaleingang, wenn die Klemme auf Reset programmiert wird.

Abbildung 2.12 LCP 102-Steuertasten

Abbildung 2.13 LCP 101-Steuertasten

Produktübersicht Projektierungshandbuch

Der Ortsollwert versetzt das Regelverfahren in eine Regelung ohne Rückführung, die unabhängig von den Einstellungen in Parameter 1-00 Regelverfahren ist.

Der Ortsollwert wird beim Ausschalten des Frequenzumrichters wiederhergestellt.

2 2

No function

Analog ref.

Pulse ref.

Local bus ref.

Preset relative ref.

Preset ref.

Local bus ref.

No function

Analog ref.

Pulse ref.

Analog ref.

Pulse ref.

Local bus ref.

No function

Local bus ref.

Pulse ref.

No function

Analog ref.

Input command: Catch up/ slow down

Catchup Slowdown

value

Freeze ref./Freeze output

Speed up/ speed down

ref.

Remote

Ref. in %

-max ref./ +max ref.

Scale to Hz

Scale to Nm

Scale to process unit

Relative X+X*Y /100

DigiPot

max ref.

min ref.

DigiPot

D1 P 5-1x(15) Preset '1' External '0'

Process

Torque

Speed open/closed loop

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(0)

(1)

Relative scaling ref.

P 3-18

Ref.resource 1

P 3-15

Ref. resource 2

P 3-16

Ref. resource 3

P 3-17

200%

-200%

-100%

100%

Ref./feedback range

P 3-00

Conguration mode

P 1-00

P 3-14

±100%

130BD374.10

P 16-01

P 16-02

P 3-12

P 5-1x(21)/P 5-1x(22)

P 5-1x(28)/P 5-1x(29)

P 5-1x(19)/P 5-1x(20)

P 3-04

Freeze ref. & increase/ decrease ref.

Catch up/ slow down

P 3-10

Produktübersicht

VLT® Midi Drive Frequenzumrichter 280

2.4 Sollwertverarbeitung

Ortsollwert

Der Ortsollwert ist aktiv, wenn der Frequenzumrichter mit aktiver [Hand on]-Taste betrieben wird. Stellen Sie den Sollwert über [▲]/[▼] und [◄/[►] ein.

Fernsollwert

Abbildung 2.14 zeigt das Sollwertsystem zur Berechnung des Fernsollwerts.

Abbildung 2.14 Fernsollwert

Resultlerender Sollwert

Summe aller

Sollwerte

P 3-00 Sollwertbereich= [0] Min-Max

130BA184.10

-P 3-03

P 3-03

P 3-02

-P 3-02

P 3-00 Sollwertbereich =[1]-Max-Max

Resultierender Sollwert

Summe aller Sollwerte

-P 3-03

P 3-03

130BA185.10

Produktübersicht Projektierungshandbuch

Der Fernsollwert wird bei jedem Abtastintervall berechnet und besteht anfänglich aus 2 Arten von Sollwerteingängen:

1. X (der externe Sollwert): Eine Summe (siehe Parameter 3-04 Reference Function) von bis zu vier extern ausgewählten Sollwerten, bestehend aus einer beliebigen Kombination (bestimmt durch die Einstellung von Parameter 3-15 Reference 1

Source, Parameter 3-16 Reference 2 Source und Parameter 3-17 Reference 3 Source) eines

Festsollwerts (Parameter 3-10 Preset Reference), variabler Analogsollwerte, variabler digitaler Pulssollwerte und verschiedener Feldbussollwerte in einer beliebigen Einheit, in welcher der Frequenzumrichter die Überwachungsfunktion übernimmt ([Hz], [UPM], [Nm] usw.).

2. Y (der relative Sollwert): Eine Summe eines Festsollwerts (Parameter 3-14 Preset Relative Reference) und eines variablen Analogsollwerts (Parameter 3-18 Relative Scaling Reference

Abbildung 2.15 Die Summe aller Sollwerte, wenn Sie den Sollwertbereich auf 0 setzen

Resource) in [%].

Die 2 Arten von Sollwerteingängen werden in folgender Formel kombiniert: Fernsollwert = X+X*Y/100 %. Wenn der relative Sollwert nicht verwendet wird, müssen Sie Parameter 3-18 Relative Scaling Reference Resource auf [0] Deaktiviert und Parameter 3-14 Preset Relative Reference auf 0 % einstellen. Die Digitaleingänge des Frequenzumrichters können die Funktion „Frequenzkorrektur Auf/Ab“ und die Funktion „Sollwert speichern“ aktivieren. Die

Funktionen und Parameter werden im VLT® Midi DriveFC 280 Programmierhandbuch beschrieben. Die Skalierung von Analogsollwerten wird in den Parame-

tergruppen 6-1* Analogeingang 53 und 6-2* Analogeingang 54 und die Skalierung digitaler Pulssollwerte in Parametergruppe 5-5* Pulseingänge beschrieben. Sollwertgrenzen und -bereiche stellen Sie in Parameter-

Abbildung 2.16 Die Summe aller Sollwerte, wenn Sie den Sollwertbereich auf 1 setzen

gruppe 3-0* Sollwertgrenzen ein.

2 2

2.4.1 Sollwertgrenzen

Parameter 3-00 Sollwertbereich, Parameter 3-02 Minimaler Sollwert und Parameter 3-03 Maximaler Sollwert definieren

zusammen den zulässigen Bereich der Summe aller Sollwerte. Die Summe aller Sollwerte wird bei Bedarf begrenzt. Die Beziehung zwischen dem resultierenden Sollwert (nach der Befestigung) und der Summe aller Sollwerte wird in Abbildung 2.15 und Abbildung 2.16 gezeigt.

Sie können den Wert von Parameter 3-02 Minimaler Sollwert nicht unter 0 einstellen, sofern Parameter 1-00 Regelver- fahren nicht auf [3] PID-Regler eingestellt ist. In diesem Fall ergibt sich das Verhältnis zwischen dem resultierenden Sollwert (nach der Befestigung) und der Summe aller Sollwerte wie in Abbildung 2.17 gezeigt.

130BA186.11

P 3-03

P 3-02

Summe aller Sollwerte

P 3-00 Sollwertbereich= [0] Min to Max

Resultierender Sollwert

Resource output [Hz]

Resource input

Terminal X high

High reference/ feedback value

130BD431.10

[V]

Low reference/ feedback value

Produktübersicht

VLT® Midi Drive Frequenzumrichter 280

2.4.3 Skalierung von Analog- und Pulssollwerten und Istwert

Soll- und Istwerte werden auf gleiche Weise von Analogund Pulseingängen skaliert. Der einzige Unterschied ist, dass Sollwerte, die über oder unter den angegebenen Endpunkten liegen (in Abbildung 2.18 P1 und P2), eingegrenzt werden, während dies bei Istwerten nicht der Fall ist.

Abbildung 2.17 Die Summe aller Sollwerte, wenn Sie den minimalen Sollwert auf einen negativen Wert setzen

2.4.2 Skalierung von Festsollwerten und Bussollwerten

Festsollwerte werden gemäß den folgenden Regeln skaliert:

Wenn Parameter 3-00 Reference Range [0] Min. bis

•

Max. ist, entspricht ein Sollwert von 0 % dem Wert 0 [Einheit], wobei eine beliebige Einheit (UPM, m/s, bar usw.) zulässig ist, und ein Sollwert von 100 % entspricht dem Maximum (abs. Parameter 3-03 Maximum Reference), abs (Parameter 3-02 Minimaler Sollwert)).

Wenn Parameter 3-00 Reference Range [1] -Max–

•

+Max ist, entspricht ein Sollwert von 0 % dem Wert 0 [Einheit] und ein Sollwert von 100 % dem maximalen Sollwert.

Bussollwerte werden gemäß den folgenden Regeln skaliert:

Wenn Parameter 3-00 Reference Range [0] Min–Max

•

ist, entspricht ein Sollwert von 0 % dem minimalen Sollwert und ein Sollwert von 100% dem maximalen Sollwert.

Wenn Parameter 3-00 Reference Range [1] Min–

•

+Max ist, entspricht ein Sollwert von -100 % dem negativen maximalen Sollwert und ein Sollwert von 100% dem maximalen Sollwert.

Abbildung 2.18 Minimale und maximale Endpunkte

Resource output [Hz] or “No unit”

Resource input [mA]

Quadrant 2

Quadrant 3

Quadrant 1

Quadrant 4

Terminal X high

Low reference/feedback value

High reference/feedback value

-50

165020

130BD446.10

forward

reverse

Terminal low

Produktübersicht Projektierungshandbuch

Die Endpunkte P1 und P2 werden in Abhängigkeit vom Eingang in Tabelle 2.5 definiert.

Eingang Analog 53

Spannungsmodu s

P1 = (Minimaler Eingangswert, minimaler Sollwert) Minimaler Sollwert Parameter 6-14 Kl

emme 53 Skal. Min.-Soll/Istwert

Minimaler Eingangswert Parameter 6-10 Kl

emme 53 Skal. Min.Spannung [V]

P2=(Minimaler Eingangswert, maximaler Sollwert) Maximaler Sollwert Parameter 6-15 Kl

emme 53 Skal. Max.-Soll/Istwert

Maximaler Eingangswert Parameter 6-11 Kl

emme 53 Skal. Max.Spannung

[V]

Tabelle 2.5 Endpunkte P1 und P2

Analog 54 Spannungsmodu s

Parameter 6-24 Kl emme 54 Skal. Min.-Soll/Istwert Parameter 6-20 Kl emme 54 Skal. Min.Spannung [V]

Parameter 6-25 Kl emme 54 Skal. Max.-Soll/Istwert Parameter 6-21 Kl emme 54 Skal. Max.Spannung

[V]

Analog 54 Strommodus

Parameter 6-24 Kle mme 54 Skal. Min.Soll/Istwert Parameter 6-22 Kle mme 54 Skal. Min.Strom [mA]

Parameter 6-25 Kle mme 54 Skal. Max.Soll/Istwert Parameter 6-23 Kle mme 54 Skal. Max.Strom [mA]

Pulseingang 29 Pulseingang 33

Parameter 5-52 Kle mme 29 Min. Soll-/ Istwert Parameter 5-50 Kle mme 29 Min. Frequenz [Hz]

Parameter 5-53 Kle mme 29 Max. Soll-/ Istwert Parameter 5-51 Kle mme 29 Max. Frequenz [Hz]

Parameter 5-57 Klemme 33 Min. Soll-/Istwert

Parameter 5-55 Klemme 33 Min. Frequenz [Hz]

Parameter 5-58 Klemme 33 Max. Soll-/Istwert

Parameter 5-56 Klemme 33 Max. Frequenz [Hz]

2.4.4 Totzone um Null

In einigen Fällen sollte der Sollwert (gelegentlich auch der Istwert) eine Totzone um Null haben, um sicherzustellen, dass die Maschine gestoppt wird, wenn der Sollwert nahe Null liegt.

2 2

Nehmen Sie die folgenden Einstellungen vor, um die Totzone zu aktivieren und ihren Umfang zu definieren:

P1 oder P2 definiert die Größe der Totzone, wie dies in Abbildung 2.19 gezeigt wird.

Setzen Sie den minimalen Sollwert (siehe Tabelle 2.5 für relevante Parameter) oder den maximalen Sollwert auf 0.

•

Mit anderen Worten:P1 oder P2 muss auf der X-Achse in Abbildung 2.19 liegen.

Stellen Sie sicher, dass sich beide Punkte im selben Quadranten befinden.

•

Abbildung 2.19 Größe der Totzone

-20

130BD454.10

Analog input 53

Low reference 0 Hz High reference 20 Hz Low voltage 1 V High voltage 10 V

Ext. source 1

Range:

0.0% (0 Hz)

100.0% (20 Hz)

Ext. reference

Range:

0.0% (0 Hz)

20 Hz 10V

Ext. Reference

Absolute 0 Hz 1 V

Reference algorithm

Reference

100.0% (20 Hz)

0.0% (0 Hz)

Range:

Limited to:

0%- +100%

(0 Hz- +20 Hz)

Limited to: -200%- +200% (-40 Hz- +40 Hz)

Reference is scaled according to min

max reference giving a speed.!!!

Scale to

speed

+20 Hz

-20 Hz

Range:

Speed setpoint

Motor control

Range:

-8 Hz +8 Hz

Motor

Digital input 19 Low No reversing

High Reversing

Limits Speed Setpoint according to min max speed.!!!

Motor PID

Dead band

Digital input

General Reference

parameters: Reference Range: Min - Max Minimum Reference: 0 Hz (0,0%)

Maximum Reference: 20 Hz (100,0%)

General Motor parameters: Motor speed direction:Both directions Motor speed Low limit: 0 Hz Motor speed high limit: 8 Hz

Produktübersicht

VLT® Midi Drive Frequenzumrichter 280

Fall 1: Positiver Sollwert mit Totzone, Digitaleingang zum Triggern der Reversierung, Teil I

Abbildung 2.20 zeigt die Wirkung der Min.-Max.-Begrenzungen an einem Sollwerteingang.

Abbildung 2.20 Beschränkung des Sollwerteingangs innerhalb von Minimum und Maximum

30 Hz

20 Hz

130BD433.11

-20 Hz

Analog input 53

Low reference 0 Hz High reference 20 Hz Low voltage 1 V High voltage 10 V

Ext. source 1

Range:

0.0% (0 Hz)

150.0% (30 Hz)

Ext. reference Range:

0.0% (0 Hz)

30 Hz 10 V

Ext. Reference

Absolute 0 Hz 1 V

Reference algorithm

Reference

100.0% (20 Hz)

0.0% (0 Hz)

Range:

Limited to:

-100%- +100%

(-20 Hz- +20 Hz)

Limited to: -200%- +200%

(-40 Hz- +40 Hz)

Reference is scaled according to

max reference giving a speed.!!!

Scale to speed

+20 Hz

-20 Hz

Range:

Speed setpoint

Motor

control

Range:

–10 Hz +10 Hz

Motor

Digital input 19 Low No reversing

High Reversing

Limits Speed Setpoint according to min max speed.!!!

Motor PID

Dead band

Digital input

General Reference

parameters:

Reference Range: -Max - Max Minimum Reference: Don't care

Maximum Reference: 20 Hz (100.0%)

General Motor parameters: Motor speed direction: Both directions Motor speed Low limit: 0 Hz Motor speed high limit: 10 Hz

Produktübersicht Projektierungshandbuch

Fall 2: Positiver Sollwert mit Totzone, Digitaleingang zum Triggern der Reversierung, Teil II

Abbildung 2.21 zeigt, wie der Sollwerteingang mit Werten, die außerhalb der Grenzen für -Max und +Max liegen, die Unterund Obergrenzen der Eingänge begrenzt, bevor der externe Sollwert addiert wird. Außerdem sehen Sie, wie der externe Sollwert durch den Sollwertalgorithmus an -Max bis +Max begrenzt wird.

2 2

Abbildung 2.21 Beschränkung des Sollwerteingangs außerhalb von Minimum - und Maximum +

Produktübersicht

VLT® Midi Drive Frequenzumrichter 280

2.5 PID-Regelung

2.5.1 PID-Drehzahlregler

Parameter 1-00 Regelverfahren

[1] Mit Drehgeber

Tabelle 2.6 Steuerkonfigurationen, aktive Drehzahlregelung

1) Nicht verfügbar bedeutet, dass der Modus nicht verfügbar ist.

Parameter Funktionsbeschreibung

Parameter 7-00 Drehgeberrückführung Legt den Eingang fest, von der der PID-Drehzahlregler den Istwert erhält. Parameter 7-02 Speed PID Proportional Gain Je höher der Wert, desto schneller die Regelung. Ein zu hoher Wert kann jedoch zu

Parameter 7-03 Drehzahlregler I-Zeit Eliminiert eine Abweichung von der stationären Drehzahl. Niedrigere Werte stehen für eine

Parameter 7-04 Drehzahlregler D-Zeit Liefert Zuwachs proportional zur Veränderungsrate des Istwerts. Die Einstellung 0

Parameter 7-05 Drehzahlregler D-Verstärk./ Grenze

Parameter 7-06 Drehzahlregler Tiefpassfilterzeit Ein Tiefpassfilter, der Schwingungen auf dem Istwertsignal dämpft und die stationäre

Parameter 1-01 Steuerprinzip

U/f

Nicht verfügbar

Schwingungen führen.

schnellere Reaktion. Ein zu niedriger Wert kann jedoch zu Schwingungen führen.

deaktiviert den Differentiator. Kommt es in einer Anwendung zu sehr schnellen Änderungen des Soll- oder Istwertes, so kann der Differentiator rasch zum Überschwingen neigen. Er reagiert auf Änderungen der Regelabweichung. Je schneller sich die Regelabweichung ändert, desto höher fällt auch die Differentiationsverstärkung aus. Sie können die Differentiationsverstärkung daher begrenzen, so dass sowohl eine angemessene Differentiationszeit bei langsamen Änderungen als auch eine angemessene Verstärkung bei schnellen Änderungen eingestellt werden kann.

Leistung verbessert. Bei einer zu langen Filterzeit nimmt jedoch die dynamische Leistung des PID-Drehzahlreglers ab. Einstellungen von Parameter 7-06 Speed PID Lowpass Filter Time aus der Praxis anhand der Anzahl von Impulsen pro Umdrehung am Drehgeber (PPR):

Drehgeber-PPR Parameter 7-06 Drehzahlregler Tiefpassfil-

512 10 ms 1024 5 ms 2048 2 ms 4096 1 ms

VVC

Aktiv

terzeit

Tabelle 2.7 Parameter für Drehzahlregelung

Beispiel zur Programmierung der Drehzahlregelung

In diesem Beispiel wird der PID-Drehzahlregler verwendet, um eine konstante Motordrehzahl trotz veränderlicher Motorlast aufrecht zu erhalten. Die erforderliche Motordrehzahl wird über ein Potenziometer eingestellt, das mit Klemme 53 verbunden ist. Der Drehzahlbereich liegt zwischen 0 und 1500 U/min, was 0 bis 10 V über das Potenziometer entspricht. Ein mit Klemme 18 verbundener Schalter regelt das Starten und das Stoppen. Der PID-Drehzahlregler überwacht die aktuelle Drehzahl des Motors mit Hilfe eines 24 V/HTL-Inkrementalgebers als Istwertgeber. Der Istwertgeber (1024 Impulse pro Umdrehung) ist mit den Klemmen 32 und 33 verbunden. Der Pulsfrequenzbereich an den Klemmen 32 und 33 beträgt 4 Hz–32 kHz.

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Danfoss FC 101 Design guide [de]

Specifications and Main Features

Frequently Asked Questions

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